在抗体、重组蛋白及病毒载体等生物制品的灌流培养工艺中，交替式切向流过滤(ATF)技术凭借出色的细胞截留效率和低剪切力，已成为高密度连续灌流培养的“核心心脏”。
然而，面对市面上五花八门的膜丝精度、材质和规格，如何选型才能不踩坑？上罐操作又有哪些容易忽略的细节？
今天，我们依托科百特XperCell™系列ATF产品，为您系统梳理从选型到使用的全流程关键要点，助力您的灌流工艺高效落地、一次成功！
01 精准选型，拒绝“小牛拉大车”
选型是灌流工艺成功的基础。
您需要综合考虑三个核心要素：
膜丝精度 · 膜丝材质 · 工艺规模
膜丝精度：截留什么？放行什么？
ATF灌流工艺开发的中空纤维组件选型，需根据目标产物的分子量、细胞特性、工艺条件及应用场景选择合适的膜丝精度，以避免产物损失或通量不足的情况发生。常用ATF中空纤维柱的膜丝精度见表1。
表1 ATF中空纤维柱膜丝精度常用类型与应用场景介绍
在选择膜丝精度时，需根据目标产物大小和工艺阶段进行精准匹配：
· 常规抗体/重组蛋白（N-1及N阶段收获）：
针对N-1高密度种子扩增，或N阶段收获胞外单抗(~150 kD)等产物，优先选用0.2μm微滤膜。该精度可兼顾细胞截留与产物高效透过，是绝大多数灌流工艺的稳妥选择。
· 高通量换液场景（仅限 N-1 阶段）：
若N-1阶段换液通量持续超过2LMH，推荐改用0.65μm微滤膜。该孔径可在满足高通量换液的同时维持较低跨膜压。
· 关键限制：
0.65μm膜在N级灌流持续收获工艺中，堵塞节点明显提前。因此，目前仅推荐用于N-1阶段的高通量灌流，切勿盲目用于N阶段收获。
· 产物截留场景（如病毒载体、蛋白）：
若目标是将产物（如蛋白、病毒载体）截留在反应器内，则推荐使用50kD或更小孔径的超滤膜。该精度可实现产物截留与代谢废物的有效排出。
膜丝材质：PES、mPES 还是 PS？
确定膜丝精度后，膜材料的选择同样是决定工艺成败的关键一环。优选兼具优异生物相容性与低蛋白吸附特性的材质，是维持高细胞活率、保障目标产物收率的重要前提。不同膜丝材质的核心特点及差异，详见表2。
表2 ATF中空纤维柱主要膜材料类型及其特点
选型建议：
· PES（聚醚砜）：针对CHO、HEK293细胞表达抗体或重组蛋白的主流灌流工艺，是性能与成本平衡的最佳选择。
· mPES（改性聚醚砜）：适用于高密度、高细胞碎片含量的培养，抗污染性能更优，可进一步降低膜堵塞风险。
· PS（聚砜）： 因疏水性可能导致产物非特异性截留，在灌流工艺中使用已逐渐减少。
工艺规模：匹配才是硬道理
不同规格型号对应不同的有效膜面积和换液通量。小体积反应器搭配大规格膜柱，换置体积过大；大反应器使用小规格膜柱，则无法确保足够的灌流速率。
科百特XperCell™系列ATF中空纤维组件提供ATF2、ATF4、ATF6、ATF10 四种规格，支持从研发到生产的全规模需求：
表3 科百特ATF中空纤维组件规格参数表
产品形式说明：
科百特 XperCell™ 系列涵盖 0.2 μm、0.65 μm 与 50 kD 三种常用精度，适用于绝大多数灌流培养工艺，并支持一定范围内的定制化服务。膜丝采用聚醚砜（PES） 材质，兼具低生物负载、无细胞毒性、生物相容性优异及无动物源性成分（ADCF）等特性。所有型号均提供以下两种形式：
· 蒸汽灭菌款： 易清洗、耐高温，对灭菌锅品牌及程序无特殊要求。
· 辐照灭菌款： 即拆即用，免去组装和高压蒸汽灭菌的繁琐步骤，使用前仅需一步冲洗，显著缩短准备时间并降低污染风险。
02 标准化操作，规避“上罐”风险
以科百特 XperCell™ 系列 辐照款 ATF6 组件为例，详细拆解组件准备过程的注意事项。
无菌水冲洗：去除保存剂，充分润湿
目的：
去除 ATF 中空纤维柱中的保存剂，并充分润湿膜丝，为后续完整性测试及上罐使用做准备。
操作步骤：
1. 通过无菌方式将 ATF6 组件的上透过端管路与无菌储液袋（容量不小于 50 L）连接。
2. 通过无菌方式将装有不少于 50 L 无菌水的储液袋与 ATF6 组件的下回流端管路连接。
3. 打开上回流端和下回流端管夹，关闭上透过端和下透过端管夹。设置泵速为 1 L/min 并开启蠕动泵，将无菌溶液从下回流端泵入 ATF6 组件。当观察到溶液从组件上回流端口流出时，立即关闭蠕动泵并关闭上回流端管夹。
4. 打开上透过端管路的管夹，确认泵速设定值并再次启动蠕动泵（0.2 μm 及 0.65 μm 精度膜柱对应冲洗流速为 4 L/min，50 kD 精度膜柱对应冲洗流速为 1.5 L/min），冲洗体积需超过 50 L。
5. 冲洗完毕后，打开上回流端管夹，在下回流端使用蠕动泵将 ATF6 组件中的无菌溶液通过下回流端排回储液袋中，然后关闭所有管夹，以无菌方式移除上透过端和下回流端所连接的无菌储液容器。
操作注意：
· 进液过程需夹紧透过端滤器管路的管夹，防止打湿滤器；
· 排液过程需打开透过端滤器管路的管夹，同时夹紧透过端储液袋管路，防止液体倒吸。
表4 科百特各型号推荐冲洗条件速查表
完整性及气密性检测：上罐前的“安检”
根据欧盟 GMP 附录1规定，灭菌后的过滤器组件应在使用前通过完整性测试进行验证。ATF 中空纤维柱完整性测试一般采用扩散流测试方法。[1]
注意：
辐照款组件在无菌条件下冲洗后可直接进行完整性测试。蒸汽款在灭菌后进行扩散流检测，其检测数值往往略高于冲洗后灭菌前。
气密性检测操作简述：
如需进行气密性检测，可通过“Y”形三通将上回流端及上透过端的气体滤器与完整性测试仪连接。设置检测压力为 20 psi，检测时间为 60 min，压降标准为 < 1 psi/h。若首次测试未通过，应检查并拧紧各连接处的卡箍，然后再次进行测试。
与反应器的连接及培养基灌注
通过缓慢灌注培养基，可以系统性地排尽柱内和管路中的气体，并在过程中再次确认所有连接点无泄漏。
操作简述：
1. 将 ATF 中空纤维组件的上回流端管路与生物反应器连接。
2. 参考工艺流速，启动 ATF 控制器和收获端（Harvest）驱动泵，共同完成培养基灌注。
3. 待培养基充满柱体，并流出上透过端管路后，关闭 ATF 控制器和收获端驱动泵，并关闭灌注管路管夹。
4. 待需要启动灌流换液时，再打开管夹，并按工艺要求启动 ATF 控制器及收获泵即可。
操作提示：
此步骤不仅是排气的关键，也是上罐前最后一次系统气密性检查。灌注过程中请密切观察各连接点（特别是卡箍处）是否有渗漏，确保无气泡残留。
03 预防堵塞与精准换液
1. 预防及识别堵塞
通过合理的工艺参数及良好的过程控制（如温度、溶氧、pH 等）维持高细胞活率、添加抗剪切保护剂（如 Pluronic F-68）以减少细胞损伤、优化消泡剂添加量以降低膜孔堵塞风险，对于维持膜性能、延长 ATF 中空纤维柱的使用寿命至关重要。
虽然 ATF 技术通过往复的切向流可以有效清除膜表面的附着物以维持通量，但随着培养周期的延长，滤膜仍将逐渐堵塞。可在收获管路不同位置增加在线压力检测点位，持续观察并判断膜柱堵塞情况，必要时提前更换膜柱以维持批次的稳定运行状态。
2. 换液体积的精准把控
灌流工艺的本质为“换液”，通过控制新鲜培养基的进入及收获端澄清液的排出，实现培养体积的动态平衡或定向调整。料液进出的速率及换液体积为灌流工艺过程的关键工艺参数，需确保工艺过程换液速率及换液总量符合既定工艺方案要求。换液速率、体积的精准把控是灌流工艺稳健表现及成功放大的前提。
为什么选择科百特 XperCell™系列？
产品特性/优势：
· 100% 出厂前完整性测试，品质可靠
· 低生物负载，无细胞毒性，符合生物相容性、无动物源性相关标准
· 便携式移动，灵活连接 1L-2000L 一次性生物反应器
· 辐照款即拆即用，免去现场组装、灭菌的复杂操作，提高生产效率
· 全系列主体膜柱可耐受常规灭菌程序，减少高成本灭菌设备投入
· 突破 Batch/Fed-Batch 工艺细胞密度的限制，同时维持高细胞活率
质量保证：
· ISO 9001:2015 质量管理体系
· ISO7 级别洁净区生产
· 100% 灭菌后完整性测试
· ADCF 原料，符合 FDA 21CFR177-182 间接食品添加剂要求
· 符合 ISO 11137 伽马辐照剂量验证要求
· 符合 USP <87> 体外生物安全性测试无毒性要求
· 符合 USP <88> 第 VI 等级塑料体内生物安全性要求
· 细菌内毒素符合注射用水要求 (< 0.25 EU/mL)
· 不溶性微粒符合《中国药典》2020 年版四部大容量注射液要求（同 USP <788>）
· 提供产品验证指南，COA
工欲善其事，必先利其器。 ATF 中空纤维柱的精准选型与规范操作是实现高效、稳健灌流工艺的基石。科百特 XperCell™ 系列 ATF 中空纤维组件，凭借其科学的材质选型及孔径设计、宽广的规模覆盖范围以及可靠的产品质量，致力于为生物制药企业提供从工艺开发到商业化生产的全流程解决方案。
注：1. 以上为标准款系列产品，其他相关产品需求请咨询业务员； 2. 辐照款组件下单前需确认具体图纸配置。
参考文献：
[1]European Commission. The Rules Governing Medicinal Products in the European Union, Volume 4, EU Guidelines for Good Manufacturing Practice for Medicinal Products for Human and Veterinary Use, Annex 1: Manufacture of Sterile Medicinal Products[S/OL]. (2022-08-25)[2026-10-06].https://health.ec.europa.eu/system/files/2022-08/20220825_gmp-an1_en_0.pdf.
