GLP-1本质为多肽，主要通过生物发酵法和化学合成法制备。生物发酵法主要以大肠杆菌、酵母或者CHO细胞表达为主，安全性高、成本低、生产规模大，其制备工艺通常包括菌体收集、破菌、包涵体收集及变复性（大肠杆菌表达）、澄清、下游纯化、超滤换液及除菌过滤等；化学合成法通常采用多肽液相或固相合成，制备工艺包括合成、下游纯化、超滤换液及除菌过滤等。
从上述生产工艺来看，GLP-1的制备工艺中，有许多过滤技术的应用，包括菌体收集与澄清过滤、超滤换液及除菌过滤等。
菌体收集与澄清
大肠杆菌或者酵母表达工艺通常会采用高密度培养进行，培养液固含量20~60%，如此高固含量，针对菌体收集及澄清过滤，若采用常规膜片过滤，一次性过滤器的用量会急剧增加，造成一次性耗材成本的剧增，目前主流的离心工艺，如连续流离心机、碟片离心机，存在硬件成本及后续设备的维护成本投入加大，操作繁琐，同时离心工艺的不可线性放大带来的批间差异，对未来的大规模稳定生产也提出了极大的挑战。
中空纤维亦可用于菌体收集和澄清过滤，其具有可线性放大、密闭系统操作及可重复使用、良好的浊度控制（通常小于10 NTU），能有效提升下游纯化填料寿命等特点，能有效解决上述问题。
图1：中空纤维结构示意图
中空纤维采用开放式通道设计，容许高达50%固含量流体在纤维内部稳定流动，其过滤原理为切向流过滤，通过选择合适的孔径，截留细胞或细胞碎片在纤维内循环流动，从而实现菌体的收集，而小于孔径的物质如培养基组分、目的蛋白等，则会透过纤维，实现目的蛋白的收集及澄清。
例如针对固含量约25%的大肠杆菌培养液，采用Cytiva公司UFP-750-E（750 kd，纤维管径：1 mm），进行3倍洗滤，再进行菌体浓缩，对培养基组分的置换效率能达到95%，同时能收获约＞50%固含量的菌体，平均滤速＞15 LMH，菌体收率未见明显损失，使用后采用碱液清洗，水通量恢复率90%以上（通常要求＞80%即可重复使用）。菌体收集过程滤速、压力曲线详见图2。
图2：中空纤维菌体收集应用-滤速/压力曲线
针对大肠杆菌3次均质裂解后的料液（未进行离心处理），采用Cytiva公司UFP-750-E（750 kd，纤维管径：1 mm）进行澄清过滤，控制跨膜压力TMP＜5 psi条件下，平均滤速21 LMH，滤后料液浊度≤2 NTU，收率约100%，使用碱液清洗，水通量恢复率约100%。澄清过滤过程滤速、压力曲线详见图3。
图3：中空纤维澄清应用-滤速/压力曲线
采用中空纤维进行菌体收集及澄清过滤，表现出工艺稳定、高滤速、高收率及不易堵塞、易清洁等特点，结合Cytiva中空纤维产品特性及大肠杆菌/酵母等菌体特性，推荐中空纤维应用如下：
应用 | 粒径 | 中空纤维推荐 |
大肠杆菌 | 0.25~1 μm | UFP-750-E |
酵母 | 2~6 μm | CFP-2-E |
超滤换液
超滤换液是GLP-1制备工艺中不可或缺的工艺步骤，GLP-1通常其分子量在3~6 kd范围内，超滤膜包按目标分子量的1/3~1/6选择，推荐1 kd超滤膜包，保持对GLP-1良好的截留率，保证回收率。
经测试，采用Omega系列OS001T12超滤膜包（1 kd，0.1 m2）处理约4 L料液，控制TMP在1.0~1.1 bar范围内，能稳定实现目的蛋白的浓缩和洗滤，滤速平稳，收率＞98%，透过端目的蛋白穿透＜0.5%，测试结果见图4。
图4：OS001T12超滤膜包在GLP-1工艺中的应用
除菌过滤
GLP-1为小分子多肽，其良好的水溶解性，对除菌过滤来说难度不大，通常重点考虑膜对目标蛋白的吸附和可提取物/浸出物水平。
采用Cytiva公司Fluorodyne Ⅱ系列除菌滤器DFL（材质：PVDF）进行除菌过滤，控制过滤压力约0.6 bar条件下，过滤载量＞1000 L/m2未出现滤速衰减，计算GLP-1收率无损失，过滤过程压力/滤速曲线见图5
图5：DFL除菌滤器在GLP-1工艺中的应用
Fluorodyne Ⅱ系列除菌滤器DFL也具有极低的可提取物和浸出物的特点，能有效降低除菌滤器释放物质对产品质量的影响风险，经研究，针对经过Gamma辐照灭菌（最大50 kGy）或湿热灭菌（125 ℃±5 ℃,1 h）的DFL囊氏滤器或者滤芯，室温条件下4 h可提取物/浸出物能达到个位数毫克水平，可提取物及浸出物水平均明显低于其它材质除菌滤器（如PES）。
Cytiva公司针对Fluorodyne Ⅱ系列除菌滤器DFL设计了多种规格，以满足不同过滤体积的需求，针对不同生产批量，推荐规格如下：
型号 | 膜面积 （m2） | 推荐处理体积 （L） |
KA02DFLP | 0.02 | ≤20 L |
KA1/KA2/KA3/KA4DFLP 囊氏滤器 | 0.04/0.08/0.15/0.33 | 20~500 |
AB05/AB1/AB2/AB3DFL7PH4 滤芯 | 0.55/10 in | ≥500 |
备注：AB型滤芯也有NP/NT系列囊氏滤器 | ||
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Cytiva切向流过滤产品选择指南
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参考文献：
USTR2611-Pall 0.2 μm-rated Filter Cartridges and Filter Capsules with Fluorodyne? II Grade DFL Membrane.
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