Оборудование для фильтрации в биофармацевтической промышленности

Фильтры нормальной фильтрации делятся на мембранные и глубинные в зависимости от механизма удерживания-отделения вещества. При использовании мембранных фильтров основным механизмом является отделение по размеру, поэтому выбор подходящего фильтра позволяет отделять материалы с эффективностью 99,9999%, т.е. при выборе фильтра 0,2 мкм раствор можно стерильно отфильтровать. В свою очередь в глубинных фильтрах вещества отделяются в результате адсорбции, электростатического взаимодействия или просто внутренней геометрии пор – поэтому свойства удерживания вещества могут различаться у различных фильтров, но с возможностью достигнуть 99% эффективности разделения.

Фильтрация является обязательным и одним из важнейших шагов в производственных процессах биофармации и биотехнологии. Фильтры успешно используются при подготовке сырья для производства, для защиты от бактериальной инфекции между производственными стадиями, при устранении из процесса скопившихся осадков или твердых частиц иного рода, а также при стерильной фильтрации конечной/коммерческой формулы продукта. При фильтрации жидкостей и газа очень важно правильно подобрать мембрану. Мембрану необходимо выбирать в зависимости от химических и физических параметров фильтруемого продукта. При фильтрации газов и органических растворителей обычно используются гидрофобные фильтры, которые также выполняют функцию вентиляционного отверстия. Эти фильтры поддерживают давление в резервуаре, подобное давлению окружающей среды, и при этом обеспечивают стерильность продукта. При использовании внешнего газа вентиляционный фильтр резервуара удаляет находящиеся в газе микроорганизмы. Гидрофильные фильтры используются для жидких водных растворов. 

С развитием процессов биофармацевтической и биотехнологической промышленности и с ускорением выпуска продукции на рынок наиболее важным критерием становится ассортимент мембранных фильтров поставщика, необходимое дополнительное оборудование и компоненты. Представляя компанию «Merck», имеющую 50-летний опыт в области стерильной фильтрации, мы предлагаем продукты исключительного качества «Aervent®», «Durapore®», «Merck Express®». Все мембранные фильтры продаются в формате стерильной одноразовой капсулы «Opticap XL», также вы имеете возможность приобрести многоразовые автоклавируемые фильтры для использования с держателями из нержавеющей стали.

Система «Mobius® FlexReady» для приготовления буферов и сред в одноразовом режиме. Эта система была спроектирована с целью оптимизации и создания гибкого процесса производства буферов и сред. В системе «Mobius FlexReady» используются одноразовые фильтры «Merck Express» («PES», «Durapore») и одноразовые элементы «Flexware™». Внедрена инновационная программная система для подготовки процессов. Система «Mobius FlexReady» может использоваться как в клиническом производстве, так и в мелком коммерческом производстве для приготовления буферов и сред. При использовании одноразовых элементов система не требует специального обслуживания и валидации процесса очистки.

Основная цель использования глубинных фильтров – это быстрое, достаточно эффективное и недорогое отделение примесей с большей молекулярной массой или большим размером. Такой предварительный фильтр повышает эффективность мембранных фильтров, продлевает срок их службы и сокращает затраты на процессы. 

Все более популярным глубинным фильтром становится «Millistak+® Pod» от «Merck». Фильтры подходят для фильтрации растворов в лабораториях различного уровня, производственных процессах, в том числе для осветления клеточных культур, дрожжей и лизатов E.coli, сред, вакцин, белков плазмы и сыворотки крови. Они нередко используются в биотехнологических и биофармацевтических процессах между производственными стадиями – для удаления агрегатов белка и других видимых макромолекулярных структур из растворов.

Преимущества «Millistak+® Pod»: высокий выход продукта; предлагается до 23 типов фильтрующих наполнителей, в одном фильтрующем элементе укомплектованы один или несколько слоев; фильтрующие наполнители двух типов «Millistak+® HC» облегчают процесс осветления раствора; гибкий модульный формат позволяет фильтровать от 5 до 12 000 литров и более; при использовании запатентованных одноразовых фильтров не требуется валидация очистки (англ. cleaning validation); одноразовая система «Pod» отвечает требованиям безопасности и защищает работников от контакта с биологически опасными веществами; прочная конструкция проста в использовании; занимает мало места в лаборатории, поэтому особенно подходит для ограниченного пространства.

Команда «Biotechа» обучена и прошла аттестацию для проведения исследований (экспериментов) выбора как глубинных, так и мембранных фильтров, в ходе которых в зависимости от химического состава и сложности растворов выбирается материал, пористость фильтра и необходимый оптимальный размер фильтра по методу Pmax и Vmax.

Тангенциальная поточная фильтрация является по существу методом фильтрации растворов непрерывного действия, который разделяется на микрофильтрацию и ультрафильтрацию согласно размеру пор фильтра. Микрофильтрация в производственных процессах заменяет центрифугирование и успешно используется для удаления из растворов остатков клеточных стенок, белковых агрегатов и других более крупных компонентов. Помимо этого, применение ультрафильтрации значительно шире – при использовании ультрафильтрации можно обессолить белковый раствор, разделить белки по молекулярной массе (если размер различается минимум в три раза), приготовить окончательную белковую формулу, сконцентрировать белок и пр. Для всех применений тангенциальной поточной фильтрации мы поставляем наиболее распространенные в мире кассеты «Merck Pellicon®» производства компании «Merck». Конфигурация кассет имеет несколько основных преимуществ перед конкурентами – волокно (англ. Hollow fibre) или спираль (англ. spiral wound). Установленные внутри решетки позволяют достигать тангенциальных потоков на поверхности мембраны при очень низких скоростях насоса. Таким образом, это не требует больших инвестиций в само оборудование TFF – насосы, диаметр трубопровода и пр. Кассеты «Pellicon®» являются линейно масштабируемыми – после использования держателей фильтров можно собирать линейно бóльшую площадь фильтра и увеличить производительность. Не требуются никакие сложные инженерные конструкции трубопроводов для соединения бóльшего количества мембран, которое используется для мембран альтернативных конфигураций. 

Кассеты тангенциальной фильтрации «Pellicon® 2» старого поколения используются для концентрирования, диафильтрации, очистки и сбора клеток (для осветления растворов клеток) – они могут быть целлюлозными («Ultracel»), полиэфирсульфоновые («Biomax») или выполненные из поливинилидендифторида («Durapore»). В зависимости от сложности раствора кассета предназначена для работы с белковыми растворами низкой концентрации – экран А, с концентрированными белковыми растворами – экран С или с растворы с высокой вязкостью – экран V. 

Так как метод TFF начинает играть все более важную роль в биофармацевтическом процессе, кассеты «Pellicon® 2» заменяется на кассеты «Pellicon® 3» нового поколения. Преимуществом новых кассет является вмонтированная в конструкцию кассеты силиконовая прокладка, что значительно ускоряет работы по установке кассеты в держатель. Кассеты изготавливаются полностью роботизированным методом – избегая человеческого фактора, влияющего на качество. Семейство «Pellicon® 3» дополнили мембраны типа D-экрана, которые предназначены для работ с высококонцентрированными растворами антител, >250 мг/мл. Благодаря усовершенствованному методу производства, «Pellicon® 3» намного более устойчив к традиционной химии, которая используется для их очистки. 

Все кассеты можно приобрести в небольшом формате – 50 см² «Pellicon XL» или 88 см₂ «Pellicon 3». Они используются для исследования, оптимизации работ или сравнения процессов. Команда «Biotechа» проводит исследования TFF при помощи адаптированного оборудования для исследования и оптимизации процесса. 

Основным компонентом TFF ​​является мембрана, но не менее важной является система, используемая для работы. Семейство систем «TFF» «​Cogent®» – это полуавтоматические/автоматические системы фильтрации, разработанные для работы с кассетами «Pellicon», но не ограничиваясь ими.

«Cogent® µScale» – это полуавтоматическая настольная система тангенциальной поточной фильтрации. Она идеально подходит для ежедневной ультрафильтрации/концентрирования и диафильтрации небольших объемов (UF/DF) в биофармацевтических исследованиях. Система тангенциальной фильтрации «Cogent® µScale» может работать при малых рабочих объемах (16 мл), давлении до 80 psi (5,5 бар) и низких пульсациях (≤3 psi). Она подходит для очистки и концентрации моноклональных антител, рекомбинантных белков, вакцин, производных генной терапии, продуктов сыворотки крови и других компонентов, полученных из клеток.

«Cogent® M1 TMP Control» представляет собой настольную систему тангенциальной фильтрации, которая производится с емкостью объемом 10 литров и весами для автоматизации процесса. Эта система может работать в режиме концентрации или диафильтрации; используя дополнительный перистальтический насос система может обрабатывать до 100 или более литров продукта в зависимости от свойств продукта и мембраны. Держатель мембранного фильтра спроектирован со встроенными датчиками и санитарными соединениями, что влияет на уменьшение рабочего объема. 

Система тангенциальной фильтрации «Cogent® Process Scale» является полностью автоматизированной и используется для разделения и очистки моноклональных антител, вакцин, плазмы и терапевтических белков. Идеально подходит для объемов малого и опытного производства и промышленного производства. Система производится в соответствии с потребностями клиента и адаптирована к самым сложным биофармацевтическим процессам.