【知识分享】切向流过滤技术应用于发酵澄清工艺
2020-12-01 15:37:26
       近年来,随着生物技术和发酵工程的快速发展,越来越多的重组蛋白被开发和应用。目前,重组蛋白的主要获取方式是利用细菌、真菌和动物细胞表达系统发酵生产。通过发酵工艺生产的重组蛋白,其下游纯化面临产物体积过大、杂质种类多、离子浓度高等问题。

       发酵液的澄清通常会采用连续流离心方式实现,管式离心机和碟片式离心机是常用的连续流离心设备。传统的工艺生产中所使用的离心机多以批次模式运行,存在诸多缺陷,离心设备制造及运行成本较高,而且它们所能达到的转速有限,无法达到现代纯化工艺对高分辨率纯化的要求。另外离心机噪音很大,不利于人员健康。批次模式需定期排渣,会导致人力、物力的增加,造成工艺的中断。

       另外部分产品发酵过程中分泌的目的产物(或一些非目的产物)会抑制菌体生长、影响目标产物表达或目的产物产品质量,导致目标产物表达量和质量难以提高,无法满足日益提高的需求。

 

解决方案

      为解决以上发酵液澄清方面的痛点,我们设计了以切向流过滤取代离心操作的方案。通过切向流过滤截留菌体或者破碎液以实现澄清的目的。此方案可实现工艺的连续自动化生产,减少人为误差,避免人员操作导致的问题。可减少人力、物力,降低运营成本。切向流过滤装置可与发酵罐集成为灌注式发酵罐,实现菌体的灌注培养,培养过程中实时补充培养基,排出表达产物或非目的产物,可有效降低其对菌体或目标产物的影响,从而提高目标产物的表达量以及质量等,同时也可减轻下游纯化压力。

 

 

实验数据

试验记录一:

       以下记录为某重组蛋白产品,酵母发酵后通过MF过滤膜进行切向流过滤澄清取代离心机的实验结果,此实验模拟灌注培养过程,提高目标产物的表达量同时可取代离心澄清操作。

 

试验记录二:

        以下记录为某重组蛋白产品,细菌发酵后发酵液通过MF过滤膜进行切向流过滤澄清的实验结果,此实验目的为取代管式离心机除菌,收集发酵澄清液。

结论

       由以上数据可知,通过切向流过滤方式澄清发酵液(发酵阶段或收获发酵液),膜的过滤通量比较稳定。通过对检测数据的分析,可知切向流过滤方式的澄清方案对目标产物有收集作用。实验后通过标准清洗流程,膜的恢复率可达90%以上,恢复效果良好。因此可通过切向流过滤方式直接截留菌体,达到发酵液澄清的目的。

 

实验采用设备