导语
随着生物制药市场对产量需求的激增以及质量源于设计（QbD）理念的普及，传统补料分批培养(Fed-Batch)难以满足生物制药企业日益严苛的成本控制与生产灵活性要求。灌流培养作为一种高效的细胞培养技术，因其高密度、高产量、短停留的显著优势，逐渐成为行业工艺强化的核心焦点。
灌流工艺的核心挑战在于高密度细胞截留的稳定性、流体动力的精准调控、长期培养的可持续性及规模化生产的可行性。CobetterATF系列产品基于交替式切向流过滤（Alternating Tangential Flow Filtration, ATF）技术，以中空纤维膜为核心载体，通过系统性解决上述痛点，为灌流工艺提供全流程保障。
01 为什么选择灌流
与Fed-Batch相比，灌流工艺具有显著的优势：
1.更高的活细胞密度和单位体积生产率；
灌流培养的活细胞密度峰值一般比Fed-Batch高数倍，能显著提高单位培养体积的生产效率。
2.更优的产品质量；
灌流工艺使良好的培养环境得以长期维持，有效减轻细胞的代谢应激水平，同时显著降低乳酸、氨等有害代谢副产物的累积量，保障目标产物关键质量属性的批间稳定性。
3.经济成本可控；
尽管灌流工艺的培养基消耗量较大，但因其可显著提高单批次产量的特点，尤其是在当下普遍流行的IFB或IPFB工艺过程中，表达每克产物所需试剂及关键耗材成本实际可与补料分批工艺相当，甚至更低 。
4.缩短开发及生产周期；
对于单细胞表达量偏低、产物稳定性较差的产品而言，采用灌流工艺作为初始表达工艺，可有效缩短工艺开发周期、加快项目进度。
02 常见的灌流工艺
1. 强化补料批次培养（Intensified Fed-batch, IFB）：
通常使用0.2μm精度的过滤组件，在维持原Fed-Batch工艺基本操作模式不变的前提下，借助N-1阶段灌流培养扩增技术，可有效缩短种子链并显著提高N阶段初始接种密度及活细胞密度峰值，通过培养过程营养供给与代谢控制的优化，可显著提升单位体积产量与生产效率。
2. 间歇灌流(Intermittent-perfusion fed-batch, IPFB）及浓缩分批补料培养（Concentrated fed-batch，CFB）：
在传统Fed-Batch或IFB工艺基础上，通过使用50 kD精度的过滤组件，使目的产物和细胞截留在罐内，以连续或周期性非连续的方式进行培养基置换，可维持细胞高密度、高活率的状态，从而在明显提高单批次产量的同时确保产品质量。培养过程中按需添加补料培养基，培养结束后集中收获。
3. 连续灌注培养（Continuous perfusion culture, CPC）：
通常使用0.2μm精度的过滤组件，将细胞截留在反应器内，同时以与培养体积相匹配的换液速率，连续不断的向反应器中流加新鲜培养基，并移除含有产物的上清液，必要时可定期排出细胞液以维持一定活细胞密度及活率，从而实现数周甚至数月的较长培养周期并获得高批次单位培养体积累积产量。
03 实现灌流工艺的注意事项
成功的灌流工艺并非一蹴而就，在开发过程中必须精细考量以下几个维度：
1. 细胞截留装置的选择
细胞截留装置是灌流工艺的核心载体，常见实现灌流工艺的组件包括旋转膜过滤器、沉降系统以及切向流过滤系统。目前，基于中空纤维切向流过滤原理的装置已成为行业主流，其中最具代表性的是ATF(交替式切向流过滤）和TFF（切向流过滤）两种技术路径，两种主流技术路径的具体对比详见表1.
2. 关键工艺参数：细胞特异性灌流速率
细胞特异性灌流速率（Cell Specific Perfusion Rate，CSPR）是灌流工艺中最关键的设计参数，即每日单个细胞所需的培养基体积。确定最小CSPR（CSPRmin）对于优化培养基利用效率、降低成本至关重要。如果CSPR过低，则营养供给不足，反之则易造成成本浪费并加大下游纯化压力。建议将CSPR尽可能控至低于 50 pL/cell·day。
3. 培养基的策略性优化
灌流工艺中，基础培养基往往不足以支撑超高密度的细胞生长需求。研究表明，在灌流过程中添加补料培养基（如Feed A/B），可以将活细胞密度从 40×106 cells/mL 直接倍增至80×106 cells/mL，细胞比生长速率提高约230% 。
4. 规模化与放大效应
从实验室规模放大到2000L甚至更大规模的商业化生产，需要确保放大过程中空纤维柱膜面积与培养体积的比例在合理范围，以控制回流端的理论剪切及跨膜通量数值 。
04 Cobetter XperCellTM ATF系列中空产品
基于上述选型逻辑，Cobetter XperCellTM ATF系列产品针对性解决核心痛点，为国内外生物制药客户提供可靠的ATF组件解决方案，产品具体信息见表2。
1. 卓越的材料基础：PES中空纤维膜丝
Cobetter XperCellTM ATF系列的核心优势在于其自产的聚醚砜(PES)中空纤维膜丝 。
低可提取物水平与良好的细胞相容性：PES材料具有低可提取物水平，对生物工艺环节潜在杂质引入风险较低，保障了细胞安全生长的环境 。
精准截留：针对不同产物（如单抗、重组蛋白、疫苗），Cobetter提供不同孔径（如50 kD、0.2 μm）的选择，既能高效截留细胞或产物，又能让产物或代谢废物顺利排出。
2. 高压蒸汽灭菌的“硬核担当”
Cobetter 蒸汽款ATF系列中空纤维膜柱具有良好的高温稳定性，可承受常规高压蒸汽灭菌程序，确保多次灭菌后仍保持高工艺通量及膜完整性。产品放行前均需经过高压蒸汽灭菌并通过完整性测试，确保灭菌后无泄漏风险。
3.良好的操作便捷度与选择灵活性
Cobetter 辐照款ATF系列组件具有良好的使用便捷度，预润湿的保存方式高效维持膜孔结构，使用前仅需少量无菌纯化水或注射用水对膜柱进行冲洗。辐照款ATF系列各规格组件覆盖0.2μm及50kD精度，满足客户不同工艺阶段的操作便捷需求。
4. 广泛的规模适用性与定制化服务
无论您处于研发还是商业化生产阶段，Cobetter都能提供匹配的方案：
规模覆盖广：目前产品适用于 1L 至 2000L 规模的细胞培养 。
定制化开发：针对特殊工艺需求，Cobetter提供产品定制化服务，灵活适配不同反应器构型和工艺目标。
5. 严苛的质量体系保障
在生物制药领域，安全性永远是第一位的。Cobetter ATF 产品在 ISO Class 7 级洁净环境下生产，出厂前均经过100%的完整性测试和水通量测试。
每一支出厂的组件都附有详细的品质文件，匹配生物制药客户的安全生产及审计要求，助力客户合规申报。
05 未来已来：从强化工艺到连续制造
随着灌流培养工艺的不断推广，其已不仅限于不稳定蛋白的表达。在单抗生产领域，涉及N-1灌流扩增及N级产物截留的强化工艺（IFB、IPFB及CFB）正成为提升产量的利器。通过在N-1阶段引入灌流，可以获得高达 100×106 cells/mL 甚至更高密度的对数生长期种子细胞。N级表达阶段引入50kD精度膜柱以实现排出代谢废物的同时有效截留目标产物的目的。类似强化工艺的应用可大幅缩短生产周期、提高设施利用率 。
在这种强化工艺乃至未来的完全连续制造工艺中，ATF系统不仅是细胞截留的工具，更是连接上游与下游的桥梁。Cobetter ATF中空系列产品以其稳定的性能和可靠的品质，正在助力制药企业跨越工艺强化的技术门槛，实现从“跟跑”到“并跑”的跨越。
灌流工艺的选择是一项系统工程，涉及细胞生物学、流体力学及材料科学的交叉。选择一款经过充分验证、性能稳定的细胞或产物截留装置，是灌流工艺开发及应用过程成功的一半。Cobetter XperCellTM ATF系列中空纤维柱，凭借其较好的材料性能、严格的质量控制和灵活的服务体系，正在成为这一领域的可靠伙伴，助力全球生物药企降本增效，智造未来。
