纯化工艺精选 | 解决高细胞密度甜蜜的烦恼—絮凝技术

Merck工艺解决方案

2020.3.17

随着生物制药技术的发展，高细胞密度和高产物滴度的细胞培养已经成为一种趋势，这给传统下游澄清工艺带来了越来越大的负担，使得我们传统深层过滤器载量下降，整体纯化效率降低。

什么是絮凝技术？

絮凝技术，是通过改变pH值或离子环境，诱导小的易堵塞杂质絮凝或沉淀的方法，从而增加杂质颗粒粒径，减少难以通过离心方式分离且会堵塞下游过滤器的微小颗粒，进一步通过Clarisolve®深层过滤器一步澄清，实现高细胞密度料液（>10^7/ml）的高效澄清。

絮凝原理示意图：

不同絮凝方式处理后粒径变化：

絮凝方案如何实现?

针对高密度细胞收获液，默克可提供两款GMP级别絮凝剂：pDADMAC和mPAA。二者均为阳离子聚合物，料液可在絮凝剂加入后30分钟内高效完成絮凝过程。

絮凝剂& Clarisolve®深层过滤器：

经过絮凝处理后的料液，颗粒物直径会提高2-4倍，往往会大于传统深层过滤器的截留孔径，容易造成滤器的迅速堵塞，载量降低。
Clarisolve® 深层过滤器是首款针对絮凝处理后料液的粒径分布而特别设计的，具有梯度密度结构的澄清滤器。

Clarisolve® 深层过滤器示意图

优点：

孔径分布范围大，适用于颗粒粒径范围广的杂质去除
梯度过滤，载量高
单级过滤即可有效降低浊度，减少深层过滤使用面积
对于HCP/DNA 有较高的去除能力

传统澄清过滤 VS 絮凝技术

相较于传统深层过滤而言，采用絮凝技术进而进行深层过滤，可达到更高的过滤载量，从而降低深层过滤膜包的使用面积和使用前冲水量。同时，絮凝所需时间在30-60 min，相比于两级深层过滤，大大降低了澄清过滤的时间成本。

以2000L生产工艺为例，对两种技术进行对比：

* 细胞密度>20*10^6 cells/mL

絮凝剂的残留

絮凝剂通常是一类带正电荷高分子聚合物，在抗体纯化的工艺中，每一个步骤都会对絮凝剂有一定去除作用，大部分的絮凝剂会在阳离子层析后被大量去除，在最终制剂前的蛋白料液中，絮凝剂残留量满足毒理要求，经过细胞血红蛋白释放检测，残留的絮凝剂剂量不具有细胞毒性。

絮凝剂 pDADMAC 通过层析工艺后的残留：

絮凝剂 mPAA 通过层析工艺后的残留：

絮凝剂毒性反应对比：

随着上游培养技术的迅速发展，高密度细胞培养将成为趋势，在这种情况下，采用传统深层过滤会迅速堵塞，造成澄清工艺的载量大幅度降低。而采用絮凝技术，则能够有效地解决澄清滤器低载量的挑战，与此同时，对 HCP 和 DNA有更好的去除能力。

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