深層過(guò)濾技術(shù)在生物制藥工藝中的運(yùn)用研究

孟保寧

（愛(ài)美客技術(shù)發(fā)展股份有限公司，北京 101204）

生物制藥主要就是配合使用微生物學(xué)、生物化學(xué)等技術(shù)手段開(kāi)展制藥工作?，F(xiàn)階段我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，大眾物質(zhì)生活水平日漸提高，對(duì)生物制藥質(zhì)量效率提出了更高要求。為切實(shí)保障人民核心利益，需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上加快醫(yī)療行業(yè)發(fā)展速率，配合使用先進(jìn)的深層過(guò)濾技術(shù)手段，提升藥品生產(chǎn)質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)生物制藥行業(yè)穩(wěn)定、全面發(fā)展。

1 生物制藥工藝過(guò)濾技術(shù)概述

現(xiàn)階段我國(guó)生物制藥工藝過(guò)濾技術(shù)主要分為表面過(guò)濾技術(shù)與深層過(guò)濾技術(shù)兩種。表面過(guò)濾技術(shù)與深層過(guò)濾技術(shù)的特點(diǎn)比對(duì)如表1。

表1 表面過(guò)濾技術(shù)與深層過(guò)濾技術(shù)特點(diǎn)比對(duì)

表面過(guò)濾技術(shù)主要就是通過(guò)濾材表面捕捉藥品中的顆粒，實(shí)現(xiàn)表面過(guò)濾目標(biāo)。為進(jìn)一步優(yōu)化過(guò)濾功能，需要對(duì)上下立裁孔徑進(jìn)行統(tǒng)一布置、表面濾材主要分為濾網(wǎng)、薄膜等多種類型。借助過(guò)濾原理，孔隙規(guī)格對(duì)流體中固體顆粒雜物的攔截起到主要作用，通過(guò)表面過(guò)濾方式可以更好地將濾液中的懸浮顆粒停留在濾材表面，實(shí)際過(guò)濾較為簡(jiǎn)單，對(duì)促進(jìn)生物制藥工藝發(fā)展意義重大。

深層過(guò)濾技術(shù)主要就是沿縱向深度捕捉雜質(zhì)，深層過(guò)濾材質(zhì)多為纖維。相較于表面過(guò)濾技術(shù)而言，深層過(guò)濾技術(shù)的介質(zhì)空隙發(fā)生于介質(zhì)表面，而不是發(fā)生于介質(zhì)內(nèi)部空隙[1]。熱運(yùn)動(dòng)與流體作用會(huì)在一定程度上影響過(guò)濾工作，在熱運(yùn)動(dòng)與流體作用下，料液內(nèi)部細(xì)小雜質(zhì)顆粒會(huì)在通道背面流動(dòng)，空隙內(nèi)部產(chǎn)生的靜電吸附作用以及表面張力作用會(huì)吸收液體中的雜質(zhì)顆粒，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)濾目標(biāo)?，F(xiàn)階段科技技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，先進(jìn)信息化設(shè)備被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)生活各領(lǐng)域中。在過(guò)濾膜研究工作開(kāi)展期間，還需要積極使用先進(jìn)技術(shù)手段，進(jìn)一步增強(qiáng)過(guò)濾膜的深化過(guò)濾效果，推動(dòng)生物制藥工藝平穩(wěn)可靠發(fā)展進(jìn)程，為促進(jìn)生物制藥技術(shù)穩(wěn)定有序發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

2 國(guó)內(nèi)生物制藥工藝發(fā)展現(xiàn)狀

在生物制藥領(lǐng)域，部分企業(yè)及單位對(duì)生物制藥工作的開(kāi)展重要性認(rèn)知度不足，致使生物制藥工藝發(fā)展速度較為緩慢[2]。不僅如此，受到地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異較大影響，我國(guó)不同地區(qū)生物制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)程存在較大差異，但總體發(fā)展速度較快，在短時(shí)間內(nèi)研制出了對(duì)生物制藥市場(chǎng)有著重大影響的生物制藥品，受到了廣泛好評(píng)。

但在生物制藥環(huán)節(jié)還存在著研究經(jīng)費(fèi)不足、專業(yè)技術(shù)、人才資源短缺等問(wèn)題，導(dǎo)致生物制藥領(lǐng)域發(fā)展受到不利影響，科研成果難以得到有效應(yīng)用。因此，為從根本上提升生物制藥行業(yè)發(fā)展水平，促進(jìn)國(guó)內(nèi)生物制藥領(lǐng)域可靠發(fā)展，相關(guān)部門(mén)還需加大關(guān)于生物制藥環(huán)節(jié)的重視度，加大生物制藥投入力度，做好生物制藥人才培養(yǎng)工作，采用合理的方式促進(jìn)生物制藥行業(yè)有序發(fā)展，確保我國(guó)生物制藥行業(yè)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

在生物制藥工藝應(yīng)用過(guò)程中，過(guò)濾介質(zhì)的精度可直接影響過(guò)濾效果。雖然通過(guò)增加過(guò)濾密度，能夠保障產(chǎn)品過(guò)濾水平，但在實(shí)際過(guò)濾工作開(kāi)展過(guò)程中，產(chǎn)品過(guò)濾性能也會(huì)受到不利影響，難以切實(shí)保障下游流體質(zhì)量[3]。因此配合使用化學(xué)功能團(tuán)部捕捉功能，是當(dāng)前生物制藥過(guò)濾工作的重要發(fā)展方向。

3 深層過(guò)濾技術(shù)在生物制藥工藝中的應(yīng)用方向

生物制藥工藝中的料液介質(zhì)內(nèi)部存在較多負(fù)電荷，如細(xì)胞、細(xì)胞碎片、肉毒桿菌、被污染的 DNA。通常情況下，深層過(guò)濾過(guò)程中可以將過(guò)濾技術(shù)分為機(jī)械過(guò)濾、靜電吸收兩種方式。其中，機(jī)械過(guò)濾可以將大口徑顆粒過(guò)濾出；如果顆粒的孔徑較小，可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)電荷，吸附在正電荷中的樹(shù)脂中。隨著帶正電位深層濾材使用范圍不斷擴(kuò)大，還需要著重吸收負(fù)電荷物質(zhì)，從根本上提升實(shí)際過(guò)濾效果。

3.1 發(fā)酵液澄清技術(shù)

發(fā)酵液澄清技術(shù)是現(xiàn)階段較為常見(jiàn)的深層過(guò)濾形式之一。在使用發(fā)酵液澄清技術(shù)過(guò)程中，需要配合使用物理分離手段，制藥人員對(duì)過(guò)濾物進(jìn)行發(fā)酵處理，然后根據(jù)不同肌理分離過(guò)濾物，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾目標(biāo)。雖然發(fā)酵澄清過(guò)濾技術(shù)的應(yīng)用流程較為簡(jiǎn)單，但在實(shí)施過(guò)程中也存在較多的不足之處[4]。液體在過(guò)濾環(huán)節(jié)會(huì)混入其他成分，如細(xì)胞壁、膠體物質(zhì)等，這些成分會(huì)對(duì)制藥質(zhì)量造成不利影響。因此，在制藥工作開(kāi)展過(guò)程中，工作人員還需要使用表面過(guò)濾技術(shù)，剔除液體中的其他成分，實(shí)現(xiàn)成功過(guò)濾目標(biāo)。由于發(fā)酵液澄清技術(shù)只能夠很小程度地實(shí)現(xiàn)壓降，因此應(yīng)當(dāng)使用高通量增強(qiáng)過(guò)濾效果，對(duì)操作工藝進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，切實(shí)保障下游精鈍化設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

3.2 小分子精制技術(shù)

小分子精制技術(shù)是一種較為常見(jiàn)的深層過(guò)濾手段，相較于發(fā)酵液澄清技術(shù)而言，小分子精制技術(shù)的應(yīng)用范圍較小，主要被應(yīng)用在小分子藥物中的研發(fā)過(guò)程中，發(fā)酵液澄清技術(shù)、除熱原過(guò)濾技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)小分子制藥目標(biāo)。生物制藥中存在大量的大分子物質(zhì)，例如霉菌、小分子物質(zhì)、抗生素等。配合使用過(guò)濾、濃縮、萃取、結(jié)晶等方式能夠?qū)π》肿游镔|(zhì)進(jìn)行加工處理。但由于小分子精制流程較為復(fù)雜，注入蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)會(huì)以微量形式存在，嚴(yán)重影響到藥品生產(chǎn)質(zhì)量。

在傳統(tǒng)小分子藥物過(guò)濾環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)技術(shù)運(yùn)行期間的功率消耗較大，對(duì)企業(yè)影響巨大，因此需要生物制藥企業(yè)改善現(xiàn)有過(guò)濾手段[5]。由于小分子藥物對(duì)過(guò)濾技術(shù)的要求較高，如果在過(guò)濾環(huán)節(jié)混入其他成分，會(huì)導(dǎo)致藥品質(zhì)量嚴(yán)重下降，因此應(yīng)當(dāng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化小分子藥物深層過(guò)濾方式，確保藥品中的藥物能夠被及時(shí)去除。

3.3 除熱原過(guò)濾方式

除熱原過(guò)濾方式應(yīng)用范圍較小，實(shí)際過(guò)濾效率較低。熱原就是指細(xì)胞碎片，主要存在于細(xì)菌外側(cè)，由上百萬(wàn)個(gè)分子組成。制藥人員可以配合使用除熱源過(guò)濾方法進(jìn)行過(guò)濾，并使用纖維作為滲透性材料。除熱源過(guò)濾方法并不是在液體中提取熱原，因此過(guò)濾效果較差[6]。熱原內(nèi)部有由多細(xì)菌組成，主要物質(zhì)為脂多糖物質(zhì)，分子含量較大，有機(jī)體會(huì)受到熱原物質(zhì)的侵害。通常情況下，利用活性炭反復(fù)吸收與去除過(guò)熱原雜質(zhì)的效果并不理想。不僅如此，過(guò)熱原技術(shù)還需要借助先進(jìn)設(shè)備清除熱原物質(zhì)，從根本上提升熱源清除效果，切實(shí)保障藥品生產(chǎn)質(zhì)量效率，進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量水平，進(jìn)一步節(jié)約生物制藥期間深度過(guò)濾成本。

除熱原過(guò)濾技術(shù)需要配合使用人工操作手段，因此需要結(jié)合具體情況，合理選擇深層過(guò)濾手段。

3.4 分離純化血液制品及其他生物制品

血液制品以及其他生物制品中的分離純化方式也需要使用深層過(guò)濾手段。通過(guò)使用深層過(guò)濾中的吸附以及漸進(jìn)式孔隙就能夠有效去除血液制品以及其他生物制品中的病毒蛋白、大量核酸、雜蛋白等，且實(shí)際應(yīng)用期間的精度及可靠性顯著，容污能力得到大幅度改善，對(duì)切實(shí)提升生物制藥產(chǎn)品質(zhì)量意義重大。

3.5 吸附處理技術(shù)

吸附處理技術(shù)是應(yīng)用歷史最久，也是應(yīng)用范圍最為廣泛的一項(xiàng)空氣凈化技術(shù)，其工作原理是借助多孔固體材料來(lái)處理污染物質(zhì)，可以凈化甲醛、苯等氣態(tài)污染物。通常來(lái)說(shuō)，空氣凈化吸附劑包含活性炭、分子篩、氧化鋁等。使用活性炭可以有效去除室內(nèi)的有機(jī)污染物，但在使用過(guò)程中應(yīng)盡可能避免高溫、高濕、多塵環(huán)境，防止對(duì)吸附劑的細(xì)孔造成堵塞，從而影響吸附處理的效果。如果有毒氣體中的粉塵濃度超過(guò)特定限值時(shí)，則需要采用有效的處理措施?？紤]到粒狀活性炭的價(jià)格較為低廉，且具有吸附量大、污染小的特點(diǎn)，因此被廣泛用于凈化器中。它的缺點(diǎn)是阻力相對(duì)較高，并伴有一定的粉塵?；钚蕴坷w維的吸附速度較快，并具有較強(qiáng)的脫附功能，但不足之處是價(jià)格昂貴，而且容易受到風(fēng)阻影響，因此只適用于較為整潔的環(huán)境中。蜂窩碳的風(fēng)阻較低，而且操作簡(jiǎn)單、揚(yáng)塵較低，缺點(diǎn)是需要定制模具，成本較大。

3.6 生物技術(shù)

生物技術(shù)是指利用生物細(xì)胞和其他成分，根據(jù)生物技術(shù)發(fā)展和化學(xué)系統(tǒng)的原理，實(shí)施研究、生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)的過(guò)程，以更好地為社會(huì)提供服務(wù)的綜合性學(xué)科，其實(shí)際應(yīng)用需求與生物分子、醫(yī)學(xué)和工程等諸多領(lǐng)域交叉。生物技術(shù)在國(guó)內(nèi)的一些主要產(chǎn)業(yè)中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用，例如在工程生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、醫(yī)藥和保健領(lǐng)域，都有著重要體現(xiàn)。它從大分子的視角入手，對(duì)生物展開(kāi)了全方位的分類和研究，并運(yùn)用現(xiàn)代大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)不同的生物分子進(jìn)行了有效的資源整合和處理。在生物學(xué)領(lǐng)域中，蛋白質(zhì)科學(xué)、基因功能等各個(gè)學(xué)科的研發(fā)中，都體現(xiàn)出了其重要價(jià)值。

4 深層過(guò)濾技術(shù)在生物制藥領(lǐng)域中的應(yīng)用要點(diǎn)

與國(guó)際上其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)生物制藥質(zhì)量與效率雖然已經(jīng)和國(guó)際先進(jìn)水平相持平，但是發(fā)展缺乏均衡性的情況并未得到改善；就生物制藥深層過(guò)濾技術(shù)而言，我國(guó)生物制藥領(lǐng)域并未具備良好的自主創(chuàng)新能力，并且技術(shù)水平也較為滯后。按照我國(guó)實(shí)際情況而言，為了能夠讓生物制藥中的深層過(guò)濾質(zhì)量與效率得以全面提升，就必須做好以下幾方面工作：

首先，生物制藥中的深層過(guò)濾工作必須和國(guó)家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相適宜，合理確定強(qiáng)制性的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。積極引進(jìn)先進(jìn)深層過(guò)濾技術(shù)，加快生物制藥深層過(guò)濾設(shè)備與流程更新?lián)Q代速度?，F(xiàn)階段，社會(huì)逐步趨向于信息化發(fā)展方向，在生物制藥深層過(guò)濾技術(shù)管理工作開(kāi)展過(guò)程中也需要加強(qiáng)信息化管控力度，配合使用先進(jìn)管控軟件提升深層過(guò)濾技術(shù)管理水平。信息化管理工作需要依賴計(jì)算機(jī)、多媒體技術(shù)，收集深層過(guò)濾技術(shù)應(yīng)用期間的各類參數(shù)數(shù)據(jù)，對(duì)比分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)存在于深層過(guò)濾期間的各類問(wèn)題，對(duì)深層過(guò)濾技術(shù)方案進(jìn)行及時(shí)優(yōu)化，降低深層過(guò)濾質(zhì)量及安全問(wèn)題發(fā)生概率。隨著信息技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，通過(guò)將信息化軟件應(yīng)用在生物制藥深層過(guò)濾理工作中，也可以從根本上提升深層過(guò)濾管理水平，控制深層過(guò)濾風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題發(fā)生概率。

其次，鼓勵(lì)生物制藥企業(yè)積極應(yīng)用前沿的深層過(guò)濾技術(shù)，以此加強(qiáng)生物制藥企業(yè)的專業(yè)技術(shù)水平，獲得更理想的深層過(guò)濾效果[7]。加強(qiáng)生物制藥行業(yè)與時(shí)俱進(jìn)意識(shí)，轉(zhuǎn)變企業(yè)以經(jīng)濟(jì)利益為中心的觀念，建立起資源共享機(jī)制，促進(jìn)我國(guó)醫(yī)療行業(yè)穩(wěn)定可靠發(fā)展。大力宣傳生成過(guò)濾技術(shù)在生物制藥領(lǐng)域中應(yīng)用的重要性，在國(guó)立研究機(jī)構(gòu)建設(shè)環(huán)節(jié)投入充足的資金，充分激發(fā)出生物制造企業(yè)研發(fā)積極性。定期開(kāi)展人員知識(shí)培訓(xùn)活動(dòng)，確保人員能夠充分認(rèn)識(shí)到深層過(guò)濾技術(shù)應(yīng)用的重要性。建立起深層過(guò)濾評(píng)估機(jī)制，除對(duì)深層過(guò)濾措施進(jìn)行定量評(píng)估外，還需要注重分析深層過(guò)濾環(huán)節(jié)對(duì)生物制藥綜合效益的影響。

最后，為促進(jìn)深層過(guò)濾技術(shù)不斷革新，國(guó)家還可以通過(guò)組織優(yōu)秀技術(shù)專家小組，以合作研發(fā)的方式不斷鉆研先進(jìn)深層過(guò)濾技術(shù)體。由于在深層過(guò)濾工作開(kāi)展過(guò)程中難以控制過(guò)濾流程，導(dǎo)致過(guò)濾期間存在的質(zhì)量問(wèn)題較多，因此還需要加強(qiáng)過(guò)濾人員專業(yè)技能與職業(yè)素養(yǎng)培訓(xùn)力度，促進(jìn)過(guò)濾工作有效開(kāi)展。

總而言之，現(xiàn)階段深層過(guò)濾技術(shù)在我國(guó)生物制藥領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)充分發(fā)揮出深層過(guò)濾技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，可切實(shí)保障藥品生產(chǎn)質(zhì)量，推動(dòng)醫(yī)藥行業(yè)研發(fā)進(jìn)程。但就目前來(lái)看，部分地區(qū)的深層過(guò)濾技術(shù)手段存在技術(shù)壟斷情況，需要建立起資源共享機(jī)制，大力開(kāi)發(fā)資源共享技術(shù)形式，不斷支持與推進(jìn)我國(guó)深層過(guò)濾技術(shù)發(fā)展，充分發(fā)揮出深層過(guò)濾技術(shù)在提高我國(guó)生物制藥行業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量與效率中的積極作用。