在探讨生物制药工业中深层滤芯与微孔膜折叠滤芯的应用差异时,我们首先需要理解这两种类型过滤器之间的根本区别。深层过滤器并不能用于除菌过滤,而微孔膜过滤器则具备这一能力,这种差异性主要源于它们的孔径分布和内部孔隙结构稳定性的不同。无论是通过何种生产技术制造,过滤器中的所有孔隙都无法设计成相同尺寸。
人们一直在寻求有效去除悬浮颗粒(如有机体)的方法,因为悬浮颗粒具有相对均一的尺寸,因此宽松的孔径分布能够更高地提高颗粒穿透过滤器的可能性。
深层过滤器是通过特定的工艺将分散颗粒或纤维掺入基质或固定形式中制备而成,它们由这些组成部分构建起来。在制造过程中,通常需要使用不溶性微粒或纤维以及粘稠分散介质,并且均匀分散是一个挑战;基质的粘稠度、纤维排列方向、不溶性及其混合方式都是为了解决均匀分散问题。在多孔膜铸液中,由浓度梯度引起的扩散平衡趋势不存在。例如,单个纵向放置直至完成纵向垫构建,每根纵向放置位置大致遵循随机定律,反映了这种无序沉降。纵向间隔形成了筛网结构,如图一所示,该模型体现了随机沉降,使得筛网尺寸差异很大,反映出局部密度低或高。由于随机沉降导致了宽松的孔径分布。
深层过滤器中的孔径大小取决于其厚度,即较厚之处可认为由重复薄层“单位垫”组成,每一连续增厚即相当于减少材料总共容纳空间,从而逐步缩小整体容纳空间。而每一层较大的洞穴会与下一层较小洞穴以随机连接产生逐渐收缩效果,最终达到某一定值,但这个过程可能是渐进式,但永远达不到膜结构所需稳定性及技术要求。
此外,深层过滤器结构也受到工艺条件影响,如预处理设备必须承受某些制备工艺特别是在压力变化或者脉冲情况下,一方面可能损坏设备另一方面可能使其松弛,因此必须进行检测已知许多膜型例子证明其可以耐受高达72psi(5bar)压力和脉冲,同时满足微生物截留和完整性测试要求,而同等条件下的深层式则可能受到破坏。
从字面意思来看,无论是哪一种预处理技术,其目的都是去除污染物。但如果我们考虑到被去除污染物的话,那么表面截留就显得尤为重要。这当然也取决于要去除的是什么。如果想要提升表面截留能力,则只能通过扩大有效面积、增加多通道设计或者在前端加装一个保护性的预处理系统来实现目标,就是找到最优化前置与后置结合方式,以满足既定的截留率和流量需求。
最后,对于是否接受完整性测试来说,也存在明显差别:膜型可以接受但未能接受完整性测试的事实说明它并不需要这样的验证。而作为澄清工具但不用作抗菌功能之一,不必经过完整性的检验。此外,这也是为什么对于那些只用于精细加工而非抗菌作用之类操作来说,没有必要执行此类检查,因应该考虑是否真的有必要进行严格标准化检验。
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