V biofarmacevtski proizvodnji se običajno uporabljata vsaj dve različni metodi za odstranjevanje virusov. Filtracija virusa in inaktivacija virusa z nizkim-pH sta najpogosteje uporabljeni metodi za odstranjevanje in inaktivacijo virusa. Virusna inaktivacija z nizkim-pH cilja predvsem na viruse z ovojnico, medtem ko lahko membrane za filtriranje virusov odstranijo tako viruse z ovojnico kot tudi viruse brez-ovojnice. Virusni filtri delujejo v slepem-načinu filtracije in zadržijo virusne delce, ki so večji od velikosti por membrane. Za beljakovinske izdelke z molekulsko maso pod 170 kDa je stopnja izkoristka na splošno večja od 98 %.

 

Med filtracijo virusa lahko različni dejavniki privedejo do zmanjšanja filtracijskega toka in obremenitvene zmogljivosti filtra. Ta članek razpravlja o tem, kako optimizirati kapaciteto nalaganja virusnega filtra z izbiro membrane, optimizacijo pH vzorca in prevodnosti, izbiro koncentracije vzorca, izbiro dodatka in izbiro predfiltra, s ciljem zmanjšanja proizvodnih stroškov in skrajšanja časa filtracije.

 

Izbira membrane

Trenutno so membrane za filtriranje virusov na splošno razvrščene v tri vrste glede na material membrane: polietersulfon (PES), poliviniliden fluorid (PVDF) in regenerirana celulozna votla vlakna.

Ko se filtri iz teh treh membranskih materialov uporabljajo za filtriranje iste beljakovinske raztopine pri enaki koncentraciji, sledi polnilna zmogljivost v vrstnem redu:

Regenerirana celuloza > PES > PVDF

Kot je prikazano na sliki 1, je za ta določen vzorec beljakovin najprimernejša izbira regenerirana celulozna membrana.

Različni beljakovinski izdelki zahtevajo različne membranske materiale. Zato je treba ustrezne membranske materiale izbrati glede na značilnosti različnih vzorcev beljakovin.

Optimizacija pH vzorca in prevodnosti

Tako pH kot prevodnost vzorca lahko vplivata na zmogljivost obremenitve virusnih filtrov.

Isti produkt monoklonskega protitelesa pri isti koncentraciji je bil filtriran z uporabo istega virusnega filtra pri pH 4,3 oziroma 5,3. Rezultati so pokazali, da je bila zmogljivost filtracije pri pH 4,3 veliko večja kot pri pH 5,3.

Prevodnost lahko pomembno vpliva tudi na delovanje virusnega filtra. Zato je treba optimalni pH in prevodnost določiti na podlagi dejanskih procesnih pogojev.

Izbira koncentracije vzorca

Pri enakih pH pogojih je bil uporabljen isti virusni filter za filtriranje istega proteina pri različnih koncentracijah.

Ko približno1.500 g beljakovin na kvadratni meter površine membraneje bila predelana raztopina beljakovin s koncentracijo10,25 mg/mlse je filtracijski tok hitro zmanjšal220 LMHdo10 LMH. Nasprotno pa raztopina beljakovin s koncentracijo6,895 mg/mlše vedno ohranja filtracijski tok približno150 LMH.

Ko približno3.800 g beljakovin na kvadratni meterje bila predelana raztopina beljakovin s koncentracijo6,895 mg/mlše vedno vzdržuje tok približno75 LMH.

Zato je za ta proces potrebna koncentracija beljakovin približno7 mg/mlzagotavlja boljšo zmogljivost polnjenja filtra. Za določitev optimalnega območja koncentracij so še vedno potrebni dodatni poskusi z drugimi koncentracijami.

Filtriranje virusov bi moralo določiti ustrezen obseg koncentracije z upoštevanjem časa postopka, proizvodnih stroškov in drugih dejavnikov, da bi dosegli najboljše razmerje stroškov-z zmogljivostjo.

Izbira dodatkov

Vzorci beljakovin so sami po sebi nestabilni in se nagibajo k tvorbi agregatov, kar lahko znatno zmanjša nosilnost virusnih filtrov.

Dodajanje aminokislin, sladkorjev ali površinsko aktivnih snovi lahko stabilizira beljakovine in s tem izboljša zmogljivost nalaganja virusnega filtra.

 

Izbira predfiltrov

Pravilna uporaba predfiltrov lahko znatno zmanjša površino membrane, potrebno za filtracijo virusa.

Predfiltri lahko odstranijo različne nečistoče in kontaminante, vključno z beljakovinskimi agregati, DNK in drugimi snovmi v sledovih. Različni predfiltri so primerni za različne procesne tekočine.

Obenem površina predfiltra vpliva tudi na zmogljivost nalaganja virusnega filtra. Večja površina predfiltra na splošno povzroči večjo zmogljivost nalaganja virusnega filtra.

Pri enakih pH pogojih so bila za filtriranje iste beljakovinske raztopine pri isti koncentraciji uporabljena različna področja predfiltra. Ko jeRazmerje med površinami predfiltra-in-virusnega filtra je bilo 4:1, je bil filtracijski tok znatno višji kot pri razmerju1:1.

Če upoštevamo stroške filtra, če dodatni strošek uporabe večjega predfiltra pri aRazmerje 4:1je nižji od dodatnih stroškov povečanja površine virusnega filtra, potrebnega pri aRazmerje 1:1, nato paRazmerje 4:1je treba upoštevati pri filtraciji virusov.

O temVodenje

Guidling Technology je podjetje, specializirano za razvoj in proizvodnjo izdelkov za biofarmacevtsko predelavo, celično kulturo, čiščenje in ločevanje. Naši izdelki se pogosto uporabljajo v procesih filtracije, testiranja, bistrenja, čiščenja in koncentracije biofarmacevtskih izdelkov, diagnostike in industrijskih tekočin.

Guidling je razvil centrifugalne ultrafiltracijske naprave, ultrafiltracijske/mikrofiltracijske kasete, virusne filtre, sterilne filtre, sisteme filtracije s tangencialnim tokom (TFF), globinske filtrirne module in membrane iz votlih vlaken za uporabo v biofarmacevtski proizvodnji in celični kulturi.

Naše membrane in izdelki za membransko filtracijo se pogosto uporabljajo za predfiltracijo, mikrofiltracijo, ultrafiltracijo, nanofiltracijo, koncentracijo, ekstrakcijo in ločevanje. Upravljamo več proizvodnih linij, od laboratorijskih filtracijskih izdelkov za-enkratno uporabo v majhnem obsegu do proizvodnih-filtrirnih sistemov, sterilnih testnih sistemov, opreme za fermentacijo in celične kulture, ki izpolnjujejo različne zahteve za raziskave in industrijsko proizvodnjo.

VodenjeTechnology se veseli sodelovanja z vami!