抗体在细胞外表达。纯化的第一步是从细胞和细胞碎片中分离培养上清液。在实验室规模上,可以通过简单的分批离心进行分离,但是大规模抗体生产主要使用连续分离方法,主要包括深层过滤,切向流过滤和连续流离心。
抗体在细胞外表达。纯化的第一步是从细胞和细胞碎片中分离培养上清液。在实验室规模上,可以通过简单的分批离心进行分离,但是大规模抗体生产主要使用连续分离方法,主要包括深层过滤,切向流过滤和连续流离心。
深层过滤的优点是简单易用,前期投资少。深层过滤介质具有较宽的孔径分布和较大的内部表面积。它可以依靠孔径保持和内表面吸附的双重作用来去除固体颗粒。与单个孔径的过滤器相比,它可以处理更多的固体杂质,并且流速更快。
深度过滤系统由一系列过滤器组成,介质的孔径从上游到下游逐渐减小(见图2)。深度过滤本身不能实现无菌过滤,因此过滤系统的最后阶段通常需要无菌过滤器。深层过滤介质包含硅藻土。硅藻土在抗体纯化条件下带正电。在去除细胞和细胞碎片的情况下,它也可以去除一些带负电荷的宿主细胞核酸和宿主细胞蛋白,这是初步的。有净化作用。
深层过滤的缺点是使用成本高和一次性过滤器元件的处理能力有限。处理大量的培养液时,需要并联连接多个过滤器,并且成本和占地面积都大大增加了。因此,深层过滤的试验范围仅限于100-2000L中试装置。规模抗体纯化。
切向流过滤器更常用于灌注反应器中(见图3)。它们的高切向流率减少了细胞在膜表面的沉积,从而可以处理大量细胞培养液而不会引起膜阻塞。
切向流速越高,细胞沉积越少,但是它带来的剪切力越高,细胞破裂的风险越大。由细胞破坏形成的细胞碎片更可能阻塞过滤器元件,并且细胞破坏释放的细胞内蛋白质和核酸将大大增加后续纯化步骤的压力。
使用切向流过滤器过滤中空纤维最常见的是,其较大的表面积也会在型腔中产生高剪切力。中空纤维过滤器的工艺扩大可以通过增加纤维数量来完成,这是简单而容易的。
在开发和优化切向流过滤过程中,需要考虑过滤元件的化学成分,过滤元件的表面积,孔径,切向流速和跨膜压力。
切向流过滤具有死体积。可以在过滤结束时添加少量缓冲液,以减少死体积中的抗体含量并减少抗体损失。切向流过滤具有较大的处理能力,可用于分离超过10,000L的细胞培养物,达到每小时近5000L的液体处理能力。它的局限性是过滤器的高成本,较长的过滤时间和较低的过滤速度可控性。
连续流离心,特别是使用盘式离心机的连续流离心,是大规模生产抗体的主要分离方式。
圆盘离心机有一个锥形腔,细胞培养收获液被添加到轴附近。离心后,将上清液排放到井筒附近。在离心力的作用下,细胞聚集并聚集在锥体底部边缘附近。
腔在细胞聚集部位周期性地略微打开,腔内部的压力用于排出细胞。通过优化离心力(速度),腔打开频率和打开时间,可以将细胞夹带的液体损失控制在5%以下。
连续流离心可以去除大多数细胞和细胞碎片。剩余的少量细胞碎片可以通过深层过滤除去。圆盘离心机的优点是体积小,多层圆盘形成的沉降面积大,液体处理量大,操作简单可靠,使用成本低。缺点是初始设备投资太高,清洗更加复杂,并且缺乏合适的小型测试模型。
像沉降器一样的连续流离心机利用细胞和培养基之间的密度差来实现固液分离。从离心机底部注入细胞培养液在离心力的作用下,细胞在腔的最外围富集。
周期性地短暂打开上腔和下腔,以释放和清除腔中积聚的孔,然后这部分孔返回到反应器中。从离心机顶部收集细胞培养上清液。连续流离心法速度快,液体量大。它可以达到高达3600L / d的灌注速度。细胞分离效果高于90%,具有良好的应用前景。
连续流离心机的缺点是设备和操作相对复杂,机械和操作故障的风险相对较高。同时,离心过程中形成的细胞簇可能导致局部营养损失或副产物积累。这方面的程度和影响有待进一步研究。连续流离心机还需要在操作过程中考虑细胞的剪切耐受性,以避免细胞受损。