除菌フィルターとは？孔径が同じ0.22 µmなら、何で選び分けるのか

除菌フィルター0.2µm前後の細かい孔で液を通し、細菌などの微生物を捕らえて無菌のろ液を得るための除菌用フィルターです。詳しく →とは、熱をかけられない薬液から細菌を取り除き、無菌にするためのフィルターです。抗体医薬の多くは容器に詰めたあとで加熱滅菌ができないため、充填の直前のこのろ過が、製品を無菌にする最後の工程を担います。

ただし、どのメーカーの除菌フィルターも、孔径フィルター膜に存在する細孔の公称上の大きさを示す値で、保持できる粒子・微生物の最小サイズの目安となる指標（ただし実際の保持性能はバクテリアチャレンジ試験で実証される）。詳しく →の表示は0.22 µmか0.2 µmです。孔径の数字を比べても、製品は選び分けられません。

孔径が横並びになる理由から入り、製品を分ける膜の材質、完全性試験除菌フィルターに欠陥がなく所定の孔径を保っているかを確認する試験。無菌ろ過の信頼性を裏づける。詳しく →の基準値の読み方、フィルターの組み方へ進みます。最後の節は、選ぶときにメーカーと自社で確かめることの一覧です。

1. 孔径は参加の条件：除菌フィルターの孔径は、なぜどの製品も0.22 µmなのか？

除菌フィルターと名乗る条件が、孔径の数字ではなく、決まった細菌を通さないことを示す試験で決まっているからです。 0.22 µmと0.2 µmの違いは、この試験を満たす膜の表記の違い。性能の優劣を表すものではありません。

試験では、とくに小さな細菌（Brevundimonas diminuta除菌ろ過の指標菌。規定量を負荷して完全に除去できることで除菌グレードが定義される。詳しく →）を、膜1 cm²あたり10⁷個以上流し、ろ液に1個も出ないことを確かめます。この条件は膜の材質をまたいで共通です。だから、どの製品も同じ表示に並びます。

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ただし、この試験はメーカーが標準の試験液で行った結果です。自社の製剤でも菌が止まることは、使う側が別に示します。製剤が菌を弱らせる性質を持つと、製剤そのままでは試験が成り立たないこともあり、その場合は、条件を変えた試験や代わりの液を使った理由を説明する資料が要ります。

米国食品医薬品局（FDA）は2008年、ある製造所への警告書で、細菌のろ過保持のバリデーションが行われていないことを指摘しました。孔径の表示は共通の出発点で、⁠自社の製剤で菌が止まることは、使う側が自分で示す必要があります。

除菌ろ過と、菌を減らすだけのろ過との線引きは除菌ろ過と無菌ろ過は同じ？で説明しています。

2. 吸着と詰まりの配分：孔径が同じなら、膜の材質で何が変わるのか？

膜の材質と構成で、薬液の成分が膜に吸われる量と、膜の詰まりやすさが変わります。 除菌フィルターの膜には、ポリエーテルスルホン除菌フィルターなどに広く使われる膜素材。親水化処理で濡れ性や低吸着を高めた製品もある。詳しく →（PES）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、セルロースアセテートなどがあります。同じ孔径でも、タンパク質の吸われ方と流れる速さは違います。

吸われるのは、タンパク質だけではありません。抗体の製剤には界面活性剤のポリソルベートタンパク質の凝集や容器壁への吸着を防ぐため製剤へ少量加える添加剤で、細胞培養で細胞を保護する目的でも使われます。詳しく →が入っていることが多く、これが膜に吸われると、ろ過の最初に出てくる液の濃度が下がることがあります。吸着が少ないとうたう膜もありますが、これはメーカーの説明。自社の製剤で確かめます。

確かめ方は単純です。ろ液を最初から小分けして取り、タンパク質とポリソルベートの濃度を、ろ過前の液や後半のろ液と比べます。

構成でも違いが出ます。粗い層と細かい層を1本に重ねた二層の製品なら、詰まりやすい液でも1本で通せます。ただし、粗い層が詰まれば細かい層ごと交換です。濃い液では粘度液体の流れにくさを表す物理的性質で、タンパク質濃度の上昇に伴い非線形に増大する。詳しく →が上がって詰まりやすく、必要な膜の面積が増え、フィルターに残る液と吸着も増えます（高濃度製剤の最終ろ過）。

膜を選ぶとは、吸着によるロスと、詰まりによる処理時間の延びを、どう配分するかを決めることです。高価で回収率を優先する液なら吸着の少ない膜。大量のロットで速さを優先するなら流量の大きい膜、詰まりやすい液なら二層の製品が出発点になりえます。

3. 重要：完全性試験の基準値は、メーカーどうしで比べてよいのか？

比べられません。基準値は膜の濡れやすさ、使う液、孔の構造で変わるため、数字の大小は厳しさを表さないからです。 完全性試験は、手元の1本が壊れていないかを、膜を壊さずに確かめる試験です。

代表的な方法では、液で湿らせた膜に気体の圧力をかけ、孔から気体が押し出され始める圧力（バブルポイント湿った膜の孔から気体が押し出され始める圧力。完全性試験で孔径や欠陥の有無を測る指標になる。詳しく →）を測ります。孔に欠陥があれば、規定より低い圧力で気体が抜けます。

メーカーに聞くのは「バブルポイントは何barか」ではなく、「その基準値は、どの液で、細菌の試験の結果とどう結びつけて決めたのか」です。FDA の2004年のガイダンスも、製造で使うフィルターの完全性試験の基準を、細菌保持のバリデーションで得たデータと対応させるよう求めています。

試験の時期も論点です。使ったあとの試験が示すのは、ろ過のあいだ膜に破れがなかったことです。では、なぜ使う前の試験（PUPSIT、滅菌後・使用前の完全性試験）が求められるのか。ろ過のあいだに液が膜を詰まらせ、使ったあとの試験で欠陥を隠してしまうことがあるからです。欧州の GMP の無菌製剤の附属書（Annex 1無菌医薬品の製造に関するEU GMPの付属書。汚染管理戦略などを求める無菌製造の基準。詳しく →、2022年）は、この使う前の試験を行うべき（should）としています。ただし、ごく少量の液のろ過のように工程上できない場合は、十分なリスク評価と管理を条件に、別の方法を認めています（8.87）。

英国の規制当局は2023年、ある製造所の査察で、ろ過滅菌の管理の主要な不備の1つとして、使う前に完全性を確かめていなかった点を指摘しました（フィルター完全性試験とPUPSIT）。

4. 詰まりと備えの調整：前ろ過や二段直列は、どんなときに置くのか？

前ろ過は、除菌フィルターが詰まるのを防ぎたいときに、二段直列は、1ロットの価値が高く、失うと代わりを用意できないときに置きます。 どちらも、フィルターの数と置き方で、詰まりと万一の備えを調整する手段です。

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• 前ろ過を別に置く⁠：液の汚れ方に合わせて、前ろ過の面積と孔径をロットごとに変えられます。据え付ける部品は増えます。
• 二層の製品で一体にする⁠：本数と接続が減り、切り替えの手間も減ります。汚れ方が安定している液に向きます。
• 二段直列（冗長ろ過）：除菌フィルターを2つ続けます。注射剤の国際的な業界団体（PDA）の技術報告書26号は、1段目が完全性試験に通らなかったときの備えとして2段目を置く考え方を整理しています。

どの形にするかを決めるのは、原料の液の汚れ方がロットごとにどれだけ変わるかと、1ロットを失ったときの損失です。膜の面積は、詰まり方を測る小さな試験（Vmax 試験など）から見積もります。なお、二段直列にすると費用と据え付けの手間が増え、膜によっては吸着のロスも2回かかります。

5. 除菌フィルターを選ぶとき、メーカーと自社で確かめること

最初に確かめるのは、除菌グレードの試験を通った膜かどうかと、自社の製剤で菌が止まることを示せているかです。 その上で、吸着、面積、完全性試験、組み方の順に確かめます。

• 除菌グレードの試験⁠：小さな細菌を膜1 cm²あたり10⁷個流す試験を通った膜か。自社の製剤での細菌保持を示してあるか。製剤が菌を弱らせるなら、代わりの液を使った理由を説明できるか。
• 吸着⁠：自社の液で、タンパク質とポリソルベートの濃度を、ろ液の最初から測ったか。
• 膜の面積と前ろ過⁠：詰まり方を測る試験で面積を決めたか。前ろ過は一体型か別に置くか。
• 完全性試験の基準値⁠：どの液で、細菌の試験の結果とどう対応させて決めたものか。使う前の試験（PUPSIT除菌フィルターを使用する前、滅菌後にろ過膜の完全性を確認する試験。無菌性を担保する管理。詳しく →）をどう扱うか。
• 組み方⁠：二段直列にするなら、2段目の置き場所と、各段の完全性試験の扱いを決めたか。
• 小型の試験品と商用品⁠：小さな試験用のフィルターと、商用のフィルターで、膜が同じか。

よくあるつまずき

• 孔径の表示だけで選ぶ⁠：0.2 µmと書かれていても、除菌グレードの試験を通ったものと、菌を減らす値だけを示したものがあります。
• メーカーの試験液の成績を、自社の根拠にする⁠：吸着も、詰まり方も、細菌の保持も、自社の液を流さないと分かりません。
• 液用と気体用を同じ枠で考える⁠：タンクの空気の出入りに使う気体用のフィルター（ベントフィルタータンクやバイオリアクターの通気・排気ラインに付け、出入りする空気を除菌して内部の無菌を保つ疎水性フィルターです。詳しく →）は水をはじく膜で、完全性は水の入りにくさで確かめるのが一般的です。液用のバブルポイントとは測るものが違います。
• 小型品と商用品の膜の違いに気づかない⁠：膜が変われば、確かめ直す範囲が広がります。

製品は、除菌フィルター、プレフィルター、完全性試験装置のページで比べられます。

参考文献

• FDA, Guidance for Industry: Sterile Drug Products Produced by Aseptic Processing, Current Good Manufacturing Practice（2004）（除菌グレードの定義、細菌保持のバリデーション、完全性試験の基準との対応）
• European Commission, EudraLex Volume 4, EU GMP Annex 1: Manufacture of Sterile Medicinal Products（2022）（滅菌後・使用前の完全性試験、使用後の試験）
• MHRA, Post-inspection letter to Cipla Limited, Unit V（2023年7月10日付、FOI2024/00081）（ろ過滅菌の管理の主要な不備）
• Outsourcing-Pharma, Pharmalucence issued with FDA warning letter（2008年10月30日）（細菌のろ過保持のバリデーションが行われていないとの指摘）
• PDA, Technical Report No. 26: Sterilizing Filtration of Liquids（除菌ろ過のバリデーションと冗長ろ過の整理）
• Sartorius, Low adsorption meets high performance（表面改質PES膜の製品情報）（ポリソルベートの吸着が少ないとするメーカーの説明）
• Merck, Millipore Express SHF Hydrophilic Filters（データシート）