3-超滤知识
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TFF Applications in Bio/Pharmaceutical Processing
超滤在制药过程中的应用
Synthesis 合成 Fermentation 发酵Fra bibliotekMILLIPORE
Biomax 30 kD magnified 1000x 4
1.4 按流向分类
• 普通过滤 (NFF)-垂直流过滤 • 切向流过滤 (TFF)
– 滤芯形式或“死过滤”
– 交叉流动过滤
– 流向是垂直于过滤介质的
– 流向是切向(平行)于过滤膜表面 的
– 所有的液体全部透过过滤介 质
– 小部分液体透过过滤介质
MILLIPORE
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热源的基本概念
• 热源的定义:
• 内毒素的来源:
• 结构:
(甘露糖-鼠理糖-半乳糖 )+核心多糖+脂肪A
• 热源的检测:
• 各种药品的内毒素指标:FDA标准
超滤方法:
热源去除
feed
º
cells
colloids
pyrogen
small proteins
molecules
and salts
(polyvalents)
(10K超滤膜)
filtrate water (solvents)
and monovalent ions
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1.1按孔径分类
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1.3超滤
分子量
0.2 kD - 20000 kD 通常:
1-1000kd
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热源存在形式
• 热源的存在形式(在水中可逆聚集的脂多糖形式)
存在形式 小泡
微团
单元
大小 促进物质
0.1um左右
存在Ca,Mg离 子等
20-70nm*3-7nm 10k－20k
分子量 300k－1000k.杆 状,或盘状
不存在Ca,Mg离 脱氢胆酸盐 子, 含有EDTA等 等洗涤剂等
MILLIPORE
– LVP
<0.25EU/ml
– Hlb Vaccine
<50EU/ml
– Factor IX
<0.1EU/ml
– Immune Serum Globulin<0.91EU/ml
– 1EU约为0.1ng,1个革兰氏阴性菌约产生10-15g内毒素
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Concentration浓缩
feed
retentate
cells
colloids
proteins
larger proteins
filtrate
smaller proteins
ultrafiltration membrane
small molecules water (solvent) and salts
超滤膜截留分子量的确定
Dextran Rejection Curves 葡聚糖截留曲线
MILLIPORE
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4术 语
进口压
压降 (∆P)与切向流
∆P = Pin - Pout
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Influenza vaccine purification流感疫苗纯化流 程
MILLIPORE
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过滤分类
分类
按流向分
垂直流
切向流
微滤
孔按
分径 超滤
例如除菌过滤 不现实
切向流微滤 （细胞收集等） 通常所说的超滤
分子量级的
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热源去除方法
• 热源的去除方法:
– 热力 – 氧化,水解 – 蒸发 – 吸附 – 微孔过滤 – 层析 – 反渗透 – 超滤
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feed
retentate
cells colloids
microporous membrane
in most cases
filtrate
proteins small molecules water (solvent) and salts
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病毒蛋白的收率: 100% – Triton removal去除 > 90%
Final flux (LMH) Average flux (LMH) VCF Diafiltration volume
Biomax 300kD
5 1 75 40 50 50 3
Biomax 50kD 5 0.5 25 20 20 5 36
Cell harvest or removal
MF
细胞收集或 UF
去除
Concentration MF
浓缩 Desalting脱盐
UF
Purification纯化 NF
Clarification澄清 RO
Depyrogenation UF
除热源
Extraction 生物/中药 提取
Antibiotics抗生素 Blood fractions血制品
热源去除
• 超滤: – 依靠分子大小排除 – 用孔径定性:用一万分子量的膜(产品分子量要小于5K,最好 小于3K) 表现稳定 没有相的转变 没有添加其他成分
• 验证: – 可以利用超滤去除热源,FDA认可,LRV大于3,一般>3.7 – 验证实例
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4术 语
Flux 透过流速 (J)
“超滤的产量”
Flux = 透过速度 = 体
积
膜面积
(面积)(时间)
单位 = liters/m2/hr (LMH)
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TFF Definitions & Equations 超滤的定义&公式
Passage透过率
P=
Cp
Cr
Rejection截留率
R = 1 - Cp
Cr
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– 颗粒被截留在过滤膜内部或 表面
– 截留的颗粒从膜的表面被”扫除”
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普通过滤
液体流向
膜表面
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4术 语
膜透压 (TMP)与透过液流速
TMP = (Pin + Pout) - Pperm 2
进口压
回流压
30 PSI
20 PSI
透过压
0 PSI
TMP = (30 + 20)/2 -0 = 25 psi
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一 超滤概述
MILLIPORE
1
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提
一 超滤概述
1 过滤分类 2 膜的功能 3 膜的结构与材质 4 超滤术语
二 制药领域的应用
1 典型工艺流程 2 浓缩,澄清,透析 3 除热源
Bio/Pharmaceutical TFF Applications 二切向流过滤在生物制药中的应用
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超滤的基本应用
• 澄清 –产品通过膜，大颗粒被截留。 • 除热源--产品透过膜,热源被膜截留, • 浓缩 – 产品被截留, 溶液透过膜。 • 透析（缓冲溶液置换)– 产品被截留,溶液透过膜,而新溶
– Good flux to concentration the big TMP (bar)
volumes (until 2000L)在高浓度下
可保持高流速
Initial flux (LMH)
• Second purification
再次纯化
– Biomax 50 C/V Screen – Viral protein yield
切向流过滤
透过流速
溶液浓度 Cb
切向流速
膜表面浓度 Cw
膜表面
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切向流模型
进口压
回流压
进液流道 (半开放或开放)
进液
透出液流道
膜 膜透压
透出液
回流液
MILLIPORE
黏度、流速及开孔状态的表示
回流压
进液流道（半开放或开放）
30 PSI
透出液流道
20 PSI
透过压
2 PSI
∆ P = (30 - 20) = 10 PSI
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Influenza vaccine: 流感疫苗 Typical TFF process parameters典型切向流工艺参数
• First purification首次纯化
Parameters
– Biomax 300 C Screen – Good yield高收率
Feed flow (l/min/m²)
Peptides肽类 Proteins蛋白质
Vaccines疫苗
Traditional Chinese medicine中药
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Clarification 澄清
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Diafiltration 透析
after concentration 浓缩后
wash retentate with buffer 用缓冲液清 洗回流液
纲
--------- 超滤基本知识
三 超滤系统的选择
1 截留分子量 2 滤膜材质 3 流道 4 面积 5 系统
四 超滤操作流程
1 膜的冲洗和流速测试 2 膜的完整性测试 3 选择最佳操作条件 4-5 产品浓缩和透析 6-7 膜的清洗与消毒 8 水通量检测 9 储存
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TFF Applications in Bio/Pharmaceutical Processing
超滤在制药过程中的应用
Synthesis 合成 Fermentation 发酵Fra bibliotekMILLIPORE
Biomax 30 kD magnified 1000x 4
1.4 按流向分类
• 普通过滤 (NFF)-垂直流过滤 • 切向流过滤 (TFF)
– 滤芯形式或“死过滤”
– 交叉流动过滤
– 流向是垂直于过滤介质的
– 流向是切向(平行)于过滤膜表面 的
– 所有的液体全部透过过滤介 质
– 小部分液体透过过滤介质
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热源的基本概念
• 热源的定义:
• 内毒素的来源:
• 结构:
(甘露糖-鼠理糖-半乳糖 )+核心多糖+脂肪A
• 热源的检测:
• 各种药品的内毒素指标:FDA标准
超滤方法:
热源去除
feed
º
cells
colloids
pyrogen
small proteins
molecules
and salts
(polyvalents)
(10K超滤膜)
filtrate water (solvents)
and monovalent ions
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1.1按孔径分类
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1.3超滤
分子量
0.2 kD - 20000 kD 通常:
1-1000kd
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热源存在形式
• 热源的存在形式(在水中可逆聚集的脂多糖形式)
存在形式 小泡
微团
单元
大小 促进物质
0.1um左右
存在Ca,Mg离 子等
20-70nm*3-7nm 10k－20k
分子量 300k－1000k.杆 状,或盘状
不存在Ca,Mg离 脱氢胆酸盐 子, 含有EDTA等 等洗涤剂等
MILLIPORE
– LVP
<0.25EU/ml
– Hlb Vaccine
<50EU/ml
– Factor IX
<0.1EU/ml
– Immune Serum Globulin<0.91EU/ml
– 1EU约为0.1ng,1个革兰氏阴性菌约产生10-15g内毒素
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Concentration浓缩
feed
retentate
cells
colloids
proteins
larger proteins
filtrate
smaller proteins
ultrafiltration membrane
small molecules water (solvent) and salts
超滤膜截留分子量的确定
Dextran Rejection Curves 葡聚糖截留曲线
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4术 语
进口压
压降 (∆P)与切向流
∆P = Pin - Pout
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Influenza vaccine purification流感疫苗纯化流 程
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过滤分类
分类
按流向分
垂直流
切向流
微滤
孔按
分径 超滤
例如除菌过滤 不现实
切向流微滤 （细胞收集等） 通常所说的超滤
分子量级的
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热源去除方法
• 热源的去除方法:
– 热力 – 氧化,水解 – 蒸发 – 吸附 – 微孔过滤 – 层析 – 反渗透 – 超滤
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feed
retentate
cells colloids
microporous membrane
in most cases
filtrate
proteins small molecules water (solvent) and salts
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病毒蛋白的收率: 100% – Triton removal去除 > 90%
Final flux (LMH) Average flux (LMH) VCF Diafiltration volume
Biomax 300kD
5 1 75 40 50 50 3
Biomax 50kD 5 0.5 25 20 20 5 36
Cell harvest or removal
MF
细胞收集或 UF
去除
Concentration MF
浓缩 Desalting脱盐
UF
Purification纯化 NF
Clarification澄清 RO
Depyrogenation UF
除热源
Extraction 生物/中药 提取
Antibiotics抗生素 Blood fractions血制品
热源去除
• 超滤: – 依靠分子大小排除 – 用孔径定性:用一万分子量的膜(产品分子量要小于5K,最好 小于3K) 表现稳定 没有相的转变 没有添加其他成分
• 验证: – 可以利用超滤去除热源,FDA认可,LRV大于3,一般>3.7 – 验证实例
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4术 语
Flux 透过流速 (J)
“超滤的产量”
Flux = 透过速度 = 体
积
膜面积
(面积)(时间)
单位 = liters/m2/hr (LMH)
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TFF Definitions & Equations 超滤的定义&公式
Passage透过率
P=
Cp
Cr
Rejection截留率
R = 1 - Cp
Cr
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– 颗粒被截留在过滤膜内部或 表面
– 截留的颗粒从膜的表面被”扫除”
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普通过滤
液体流向
膜表面
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4术 语
膜透压 (TMP)与透过液流速
TMP = (Pin + Pout) - Pperm 2
进口压
回流压
30 PSI
20 PSI
透过压
0 PSI
TMP = (30 + 20)/2 -0 = 25 psi
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一 超滤概述
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提
一 超滤概述
1 过滤分类 2 膜的功能 3 膜的结构与材质 4 超滤术语
二 制药领域的应用
1 典型工艺流程 2 浓缩,澄清,透析 3 除热源
Bio/Pharmaceutical TFF Applications 二切向流过滤在生物制药中的应用
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超滤的基本应用
• 澄清 –产品通过膜，大颗粒被截留。 • 除热源--产品透过膜,热源被膜截留, • 浓缩 – 产品被截留, 溶液透过膜。 • 透析（缓冲溶液置换)– 产品被截留,溶液透过膜,而新溶
– Good flux to concentration the big TMP (bar)
volumes (until 2000L)在高浓度下
可保持高流速
Initial flux (LMH)
• Second purification
再次纯化
– Biomax 50 C/V Screen – Viral protein yield
切向流过滤
透过流速
溶液浓度 Cb
切向流速
膜表面浓度 Cw
膜表面
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切向流模型
进口压
回流压
进液流道 (半开放或开放)
进液
透出液流道
膜 膜透压
透出液
回流液
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黏度、流速及开孔状态的表示
回流压
进液流道（半开放或开放）
30 PSI
透出液流道
20 PSI
透过压
2 PSI
∆ P = (30 - 20) = 10 PSI
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Influenza vaccine: 流感疫苗 Typical TFF process parameters典型切向流工艺参数
• First purification首次纯化
Parameters
– Biomax 300 C Screen – Good yield高收率
Feed flow (l/min/m²)
Peptides肽类 Proteins蛋白质
Vaccines疫苗
Traditional Chinese medicine中药
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Clarification 澄清
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Diafiltration 透析
after concentration 浓缩后
wash retentate with buffer 用缓冲液清 洗回流液
纲
--------- 超滤基本知识
三 超滤系统的选择
1 截留分子量 2 滤膜材质 3 流道 4 面积 5 系统
四 超滤操作流程
1 膜的冲洗和流速测试 2 膜的完整性测试 3 选择最佳操作条件 4-5 产品浓缩和透析 6-7 膜的清洗与消毒 8 水通量检测 9 储存
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