生物制剂生产(修改)

过滤分离技术
选取过滤设备时应考虑的因素：
澄清、浓缩、 沉降浓缩 液-液分离、 液-液分离、 液-固分离 液-液-固分 离 0.1-5 0.5-15 间歇排出 糊膏状 103-2×104 200 1-10 0.5-15 连续 糊膏状 103-2×104 300
• 滤液的粘度、腐蚀性 • 固态悬浮物的粒度、浓度以及可压缩性 • 目的产物是存在于液体部分还是在细胞等悬浮固体中
b 能使微粒滞留的区间宽度
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三、空气过滤除菌流程
• 空气除菌流程是按生产时对无菌空气的要求，如
无菌程度、空气压力、温度和湿度等，并结合采 气环境的空气条件和所用除菌设备的特性，根据 空气的性质制定的。
• 生物制药工业生产中所使用的空气除菌流程要根
据生产的具体要求和各地的气候条件而制订，要 保持过滤器有高的过滤效率，应维持一定的气流 速度和不受油、水的干扰，满足工业生产的需要
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惯性冲击 重力沉降 拦截 布朗扩散 静电吸引
介质过滤除菌机理
1、过滤除菌机理
• 热杀菌 • 辐射杀菌 • 静电除菌 • 过滤除菌法
2、过滤介质
棉花（不脱脂） 超细玻璃纤维 活性炭 化学纤维 烧结多孔材料 新型高效过滤介质
单纤维空气流线
d f 表示纤维直径，d p 表示微粒直径，
过滤设备：
料液含固量 / % 微粒直径 / 6m 排渣方式 滤渣情况 分离因素/ g 最大处理量/ m3/h 10-
5-50 >2 连续 较干 103-104 200
• • • •
板框式压滤机 板式过滤机 带式压滤机 回转真空过滤机
细胞破碎技术
产物的纯化与精制
• 层析分离纯化 ：利用混合液中各组分的物理化学性质（分子的大小
• 结晶包括三个过程：
①形成过饱和溶液； ② 晶核形成； ③ 晶体生百度文库。
冷却结晶器 连续式真空冷却结晶器
• 根据被分离物质粒子或分子的大
小和所采用膜的结构可以将以压 力差为推动力的膜分离过程分为 微滤、超滤、纳滤与反渗透，四 者组成了一个可分离固态微粒到 离子的四级分离过程。
• 膜分离效率：
R
c1 c2 100% c1
对 胞 外 产 物
一、发酵液的预处理
• 加热处理 • 凝聚和絮凝 • 使用助滤剂
基因工程重组蛋白药物分离步骤
二、离心分离技术
常用离心机的特性及选用
管式 机型 分离特性 使用分离过程 澄清、液-液 分离、液-液固分离 0.01-0.2 0.01-1 间歇或连续 团块状（间歇） 104-6×105 10 碟片式 间歇排渣 连续（喷嘴 式） 沉降浓缩、 液-固分离 螺旋倾析式
利用吸附剂对不同物质的吸附力不同 利用各组分在两相中的分配系数不同 利用离子交换剂上的可解离基团（活性基团）对 各种离子的亲和力不同 以各种多孔凝胶为固定相，利用流动相中所含各 种组分的相对分子质量不同 利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆 的亲和力
产物提取的方法
• 沉淀法提取：有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法、
盐析沉淀法
• 萃取分离 • 离子交换
• 凝胶层析介质：用作凝胶的载体物质主要有交联葡聚糖、聚丙烯酰胺
和琼脂糖等。
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• 结晶是从蒸汽、溶液或
熔融物中以晶体状态析 出固体物质的过程，是 一个同时有热量和质量 传递的过程。
结 晶
膜 分 离
• 当膜两侧施加一定的压差时，可
使一部分溶剂及小于膜孔径的组 分透过膜，而微粒、大分子、盐 等被膜截留下来，从而达到分离 的目的。
大型机械搅拌式反应器结构图
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第四节 产品分离及纯化
发酵液 预处理（调pH、絮凝、热变性等） 细胞分离（过滤、离心、膜过滤） 细胞破碎（均质、研磨、酶解、超声破碎） 固液分离（离心、双液相萃取） 产物提取（沉淀、离子交换、萃取、超滤、吸附） 纯化（色谱分离、沉淀、超滤、电泳） 精制加工（浓缩、结晶、干燥）
1、粗过滤器
安装在空气压缩机前的过 滤设备，主要用于捕集较大 的灰尘颗粒，保护空气压缩 机，减轻后面过滤系统的负 荷。常用的有布袋过滤器， 油浴洗涤过滤装置和水雾除 尘装置。
2、空气贮罐
空气贮罐主要作用是消除压缩机排除 空气量的脉冲，维持稳定的空气压力，也 可利用重力沉降作用除去部分油雾，一般 紧接空气压缩机安装。
5. 有检测和控制设备，能控制菌体生长所需的各种条件。
维持罐结构
一、生物反应器的结构和类型
二、生物反应器的控制
• • • • • • •
搅拌叶轮类型
温度：影响细胞生长、反应速度及稳定性 pH：反应速度及无菌度 通气量：溶氧与搅拌速率 搅拌转速：溶氧速率及混合状态 基质：反应速率及转化率 细胞浓度：反应速度及生产率 产物浓度：生物反应效率
1、碳源：葡萄糖、蔗糖、淀粉、糖蜜等 2、氮源：酵母抽提物、蛋白胨、玉米浆、黄豆饼粉、硫酸铵、硝酸钾、 氨水（或液氨）和尿素等 3、无机盐：钾、钠、镁、钙、铁、锌、磷、硫等 4、生长因子：维生素、氨基酸及生长激素 5、前体物质和促进剂
二、培养基制备
1、淀粉原料的筛选除杂 2、淀粉原料的粉碎 3、淀粉的糖化
干 燥
• 冷冻干燥 • 对流干燥 • 真空干燥
式中c1、c2分别表示原液和透过液中被分离物质(盐、微粒或高分子物质)的浓度
• 渗透通量：单位时间内通过单位膜面积的透过
物量，kg/（m2.h）
• 通量衰减系数 ：
J J 0 m
第五节 空气净化除菌设备
一、空气净化除菌：除去或杀灭空气中的微生物 二、方法：
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空气贮罐
3、气液分离器
气液分离器主要用于分离空气中被冷 凝成雾状的水雾和油雾离子，常用的有 旋风式和填料式两种。
丝网分离器
水雾除尘装置
4、空气过滤器
空气过滤器是过滤除菌的关键设备，直接影响到过滤除菌运转的可靠性
棉花、活性炭过滤器
超细玻璃纤维纸过滤器
JPF多滤芯膜折叠空气过滤器 1—滤芯 2—过滤器体 3—滤芯固定孔板 4—进气口 5—排污口 6—空气出口
一、生物制剂生产特点 1、菌种要求高 2、生产环节多，容易造成污染 3、产品在培养液中浓度低，分离纯化费用高 4、生产条件要求稳定，生产环境要求严格 5、产品一般具有热敏性，需在低温下操作
• 生物制剂特点
（1）成分比较复杂;不稳定，容易变性和失活； （2）易受微生物污染；生产条件的变化对产品质量影响大； （3）产品价值高，用量少。
二、生产流程
1、种子扩大培养 2、发酵 3、提取和纯化 4、配制和分装 生产环境要求：
•菌种的操作、配制和分装必须在100级或 局部100级环境或生物安全柜中进行。 •种子扩大培养、发酵培养和提取必须在 100，000级环境中进行。 •纯化必须在10，000级环境中进行。
第二节 培养基的制备和灭菌
一、培养基的主要成分
典型空气过滤除菌流程 1—粗滤器 2—空压机 3—空气贮罐 4—沉浸式空气冷却器 5—旋风式油水分离器 6—二级空气冷却管 7—除雾器 8—空气加热器 9—空气过滤器 10—金属微孔管过滤器（或上接纤维纸过滤器） K—空气进气管 YS—压缩空气管 Z—蒸汽管 S—上水管 X—排水管 D—管径
四、空气过滤除菌设备
三、灭菌方法
• 化学药剂灭菌 • 射线灭菌 • 干热灭菌 • 湿热灭菌 • 过滤除菌
双酶法淀粉液化和糖化工艺流程
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四、实罐灭菌
1、流程：
升温、保温灭菌、冷却
五、连续灭菌
1、流程 2、设备
2、管道布置
3、操作要点
（a）套管式 （b） 汽液混合式 （c）汽液混合式
喷射加热器 •喷嘴 2-吸入口 3吸入室 4-混合喷嘴 5-混合段 6-扩大管
和形状、分子极性、吸附力、分子亲和力、分配系数等）的不同，使 各组分以不同比例分布在两相中。 层析分离方法 吸附层析 分配层析 离子交换层析 凝胶层析 亲和层析
• 机械破碎法：匀浆破碎法、高速搅拌珠研磨破碎法、
超声波破碎法
• 非机械破碎法：冻融破碎法、酶溶破碎法、
化学破碎法、渗透压冲击破碎法
分离依据
第四部分 生物制剂生产
• 生物制剂是以微生物、寄生虫、动物毒素、生物组织为起始材料，采用
生物学工艺或分离纯化技术制备并以生物学技术和分析技术控制中间产 物和成品质量制成的生物活化制剂，包括菌苗、疫苗、毒素、类毒素、 血清、血液制品、免疫制剂、细胞因子、抗原、单克隆抗体及基因工程 产品等。
第一节 概论
第三节 生物反应器
生物反应器是生物制剂生产的关键设备，要求具有以下特点：
板式换热器结构
喷淋式式换热器
1. 2. 3. 4.
容器主体的结构简单、容易清洗； 具有良好的密封性能，能够承受一定的压力； 气液混合良好，具有良好热量传递和质量传递性能； 反应器内壁和管道焊接部分，要求平滑、无裂缝和塌陷，尽 量减少杂菌和噬菌体污染；