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フィルター

フィルターは、バイオ医薬品製造で培地、フィード、バッファー、培養液、中間体、製剤液、ガスなどから、微粒子、微生物、細胞、デブリ、凝集物、ウイルスなどを除去するために使われる部材です。ろ過対象、目的、膜材質、孔径、処理量、圧力、流量、タンパク吸着、完全性試験、滅菌方法、E&L、シングルユースアセンブリとの接続まで含めて、工程品質を支える重要なプロセス部材です。

無菌ろ過清澄化ウイルスろ過ベント・ガスろ過TFF/UFDF

用途・特徴

フィルターは、工程液やガスから不要なものを除去するために使われます。主な用途は、培地・フィード・バッファーのろ過滅菌、培養槽やバッグのベント、ガスラインの除菌、ハーベスト液の清澄化、細胞・デブリ除去、バイオバーデン低減、ウイルス除去、製剤液の最終無菌ろ過です。

同じ「フィルター」でも、目的によって種類は大きく異なります。培地ろ過では高流量と低吸着、ハーベスト清澄化では濁質保持量、ウイルスろ過ではウイルス除去性能、製剤ろ過ではタンパク吸着や完全性試験が重要になります。

Point
  • 培地、フィード、バッファー、工程液、製剤液、ガスのろ過に使われる
  • 本培養では培地・フィードのろ過滅菌、ベント、ガスライン、サンプリングに関係する
  • 下流では清澄化、バイオバーデン低減、ウイルスろ過、UF/DF、製剤ろ過に関係する
  • 膜材質、孔径、ろ過面積、流量、圧力、吸着、処理量が重要
  • 0.2 µm滅菌グレードフィルター、デプスフィルター、ベントフィルター、ウイルスフィルター、TFF膜などがある
  • シングルユースバッグ、無菌コネクター、チューブ、ポンプと一体で設計する
  • GMPでは完全性試験、CoA、滅菌証明、E&L、ロット管理が重要になる

使用方法

基本的には、ろ過対象の液体やガスに合わせてフィルターを選び、送液ラインやベントラインへ接続して使用します。

1ろ過対象と目的を決める
2孔径、膜材質、ろ過面積、カプセル形状を選定する
3フィルターのロット、滅菌状態、使用期限、CoAを確認する
4バッグ、チューブ、ポンプ、無菌コネクターと接続する
5必要に応じてプレウェット、フラッシュ、プライミングを行う
6規定の流量または圧力でろ過する
7ろ過中の圧力、流量、処理量、詰まりを確認する
8必要に応じて完全性試験を行う
9ろ過後の液をバッグ、タンク、次工程へ送る
10使用後はSOPに従って廃棄・記録する
実際の運用は、ろ過対象、無菌性、フィルター形式、GMP要件、完全性試験の有無、送液ポンプ、シングルユース流路によって変わります。

無菌ろ過フィルターとは?

項目内容
主な孔径0.2 µmまたは0.22 µmが中心
主な用途培地、フィード、バッファー、製剤液のろ過滅菌
主な膜材質PES、PVDF、CA、RCなど
重要項目完全性試験、流量、処理量、吸着、ろ過圧
関連工程培地調製、フィード調製、製剤化、工程液ろ過

デプスフィルターとの違い

項目無菌ろ過フィルターデプスフィルター
主な目的微生物除去・無菌化細胞、デブリ、濁質、粒子除去
主な孔径0.2 µm級が中心層構造で広い粒子範囲を捕捉
主な工程培地、フィード、製剤液の無菌ろ過ハーベスト、清澄化、濁質低減
使い方最終段やバイオバーデン低減で使う前処理や清澄化で使う
完全性試験重要製品・用途による
注意点詰まり、吸着、完全性保持容量、濁質負荷、回収率

ウイルスフィルターとの違い

項目無菌ろ過フィルターウイルスフィルター
主な目的細菌・微生物除去ウイルス除去
対象サイズ細菌レベルウイルスレベル
主な工程培地、バッファー、製剤液下流精製後半、ウイルス安全性工程
バリデーション完全性試験、無菌性ウイルスクリアランス評価
圧力・流量比較的高流量詰まりや圧力上昇に注意
注意点0.2 µmでウイルスは基本除去できない製品液条件、凝集体、前処理が重要

TFF/UFDFフィルターとの違い

項目デッドエンドろ過TFF/UFDF
流れ方液を膜に向かって通す膜面に沿って循環させる
主な目的粒子・微生物・ウイルスを除去する濃縮、バッファー交換、精製補助
主な形式カプセル、カートリッジ、ディスクカセット、ホローファイバー
関連メーカーSartorius、Merck、Cytiva/Pall、MeissnerなどRepligen、Merck、Sartorius、Cytiva/Pallなど
主な工程培地ろ過、清澄化、無菌ろ過、ウイルスろ過UF/DF、濃縮、バッファー交換
注意点詰まり、完全性、吸着TMP、せん断、回収率、膜面積、フラックス

ベントフィルターとは?

項目内容
主な目的ガス交換・圧力調整時の微生物侵入防止
主な用途バッグ、タンク、培養槽、保管容器、製剤液容器のベント
主な膜材質PTFE、PVDFなど疎水性膜が多い
重要項目通気量、濡れにくさ、完全性、滅菌、詰まり
注意点液濡れ、凝縮、圧力差、ベント面積

膜材質の違い

膜材質特徴主な用途
PES高流量、低タンパク吸着、培地・バッファーで広く使われる培地、フィード、バッファー、製剤液
PVDF低タンパク吸着、薬液適合性、疎水/親水タイプがあるタンパク質液、溶媒、ベント、工程液
PTFE疎水性、薬品耐性が高いベント、ガス、溶媒
CA低吸着、穏やかな条件で使いやすいラボろ過、タンパク質溶液
RC低吸着、溶媒適合性が比較的広い分析前処理、溶媒系
ナイロン耐薬品性があるがタンパク吸着に注意溶媒、分析前処理
GFガラス繊維、プレフィルターとして使う粗粒子除去、前処理
再生セルロースタンパク質やウイルスろ過などで使われるウイルス除去、TFF、分析膜
中空糸膜管状膜の集合体。せん断を抑えやすい構成もあるTFF、ウイルス除去、濃縮

フィルター完全性試験とは?

試験内容主な用途
バブルポイント試験膜孔から気泡が出始める圧力を確認するメンブレンフィルター確認
拡散流量試験一定圧力で膜を通過するガス流量を確認する滅菌グレードフィルター確認
圧力保持試験圧力低下を確認するフィルター・システムの漏れ確認
水侵入試験疎水性フィルターで水の侵入を確認するベントフィルター確認
完全性試験装置自動で試験・記録を行うGMP製造、無菌ろ過

主なタイプ

タイプ内容向く用途
0.2 µm滅菌グレードフィルター細菌除去を目的とするメンブレンフィルター培地、フィード、バッファー、製剤液
プレフィルター大きな粒子や濁質を先に除去する無菌ろ過前処理
デプスフィルター層構造で細胞・デブリを捕捉するハーベスト、清澄化
バイオバーデン低減フィルター微生物負荷を低減する下流中間体、バッファー、工程液
ウイルスフィルターウイルス除去を目的とするウイルス安全性工程
TFFカセット濃縮・バッファー交換に使う平膜型UF/DF、タンパク質濃縮
ホローファイバー中空糸膜を使うTFF形式細胞、ウイルス、タンパク質、せん断感受性液
ベントフィルターガスの無菌ベントに使うバッグ、タンク、培養槽
ガスフィルターエア、O2、CO2などのガス除菌に使うガス供給ライン、培養槽
シリンジフィルター少量サンプルのろ過に使う分析前処理、ラボ
カプセルフィルター滅菌済み・使い捨てのカプセル型GMP、シングルユース工程
カートリッジフィルターハウジングに入れて使う大容量、ステンレス設備

選定ポイント

ろ過目的無菌化、清澄化、バイオバーデン低減、ウイルス除去、ベント、TFFのどれか
ろ過対象培地、フィード、バッファー、培養液、中間体、製剤液、ガスのどれか
孔径・分画分子量0.2 µm、0.45 µm、ウイルス除去用、UF膜MWCOなど
膜材質PES、PVDF、PTFE、CA、RC、再生セルロース、中空糸など
ろ過面積処理量、流量、ろ過時間に合うか
処理量バッチ量を詰まらずに処理できるか
流量・フラックス必要時間内にろ過できるか
圧力フィルター、バッグ、チューブ、ポンプの耐圧に合うか
TMPTFFやUF/DFで適切に管理できるか
吸着タンパク質、添加剤、脂質、界面活性剤が吸着しすぎないか
前処理プレフィルターやデプスフィルターが必要か
完全性試験バブルポイント、拡散流量、水侵入試験に対応するか
滅菌ガンマ、オートクレーブ、SIP、滅菌済み品に対応するか
接続チューブ、無菌コネクター、バッグ、ポンプと合うか
E&L製品液や細胞培養への影響を確認できるか
GMP対応CoA、材質証明、変更通知、ロットトレーサビリティ
供給性標準品、リードタイム、セカンドソースを確認する

使用される工程

フィルターは、上流から製剤まで多くの工程で使われます。

培地調製

調製済み培地をろ過滅菌して培養槽へ供給する。

主な用途
  • ろ過滅菌

フィード調製

濃縮フィードをろ過し、フィードバッグへ移送する。

主な用途
  • フィードろ過

シードトレイン

培地、添加液、ガスライン、サンプリングで使われる。

主な用途
  • ガスライン

本培養

培地供給、フィード添加、ベント、ガスライン、サンプリングで使われる。

主な用途
  • ベント
  • 供給

灌流培養

培地供給、排液、細胞保持装置周辺で使われる。

主な用途
  • 細胞保持

ハーベスト・清澄化

細胞、デブリ、濁質を除去する。

主な用途
  • 清澄化

Protein A精製

ロード液やバッファーの前処理・清澄化に使われる。

主な用途
  • 前処理

低pHウイルス不活化

保持後の粒子除去や工程液ろ過に使われる場合がある。

主な用途
  • 粒子除去

ポリッシュ精製

クロマト前後のバイオバーデン低減や粒子除去に使われる。

主な用途
  • バイオバーデン低減

ウイルスろ過

専用ウイルスフィルターでウイルスを除去する。

主な用途
  • ウイルス除去

UF/DF

TFF膜で濃縮・バッファー交換を行う。

主な用途
  • 濃縮
  • バッファー交換

製剤化

製剤液の最終無菌ろ過で使われる。

主な用途
  • 無菌ろ過

充填

充填前の無菌ろ過、ベント、ガスラインで使われる。

主な用途
  • 充填前ろ過

QCサンプル前処理

シリンジフィルターや小型フィルターで分析前処理を行う。

主な用途
  • 分析前処理

使用されるモダリティー

フィルターは、ほぼすべてのモダリティーの上流から製剤工程まで広く使われます。

抗体医薬
関連度
培地フィードハーベスト精製製剤
上流から製剤まで広く使われる。
ADC
関連度
抗体原薬バッファー中間体製剤
抗体工程のろ過、製剤前処理で使われる。
二重特異性抗体
関連度
CHO培養精製製剤
抗体医薬と同様に使われる。
Fc融合タンパク質・組換えタンパク質
関連度
培養精製UF/DF製剤
タンパク質液のろ過で使われる。
AAV
関連度
HEK293/Sf9培養清澄化精製UF/DF製剤
ウイルスベクター液の清澄化・濃縮・ろ過で重要。
レンチウイルス
関連度
Producer Cell培養清澄化濃縮製剤
ベクター回収率とせん断・吸着に注意する。
ワクチン
関連度
細胞培養ウイルス液精製製剤
培地・ウイルス液・製剤液のろ過で使われる。
細胞治療
関連度
培地洗浄液細胞処理液製剤液
閉鎖系工程や液調製で使われる。
iPS細胞・幹細胞由来製品
関連度
培地分化液洗浄液保存液
細胞製品の液調製と閉鎖系工程で関係する。
遺伝子編集
関連度
編集細胞ベクター製造細胞処理
細胞・ベクター・試薬液のろ過で使われる。
mRNA-LNP
関連度
バッファーIVT精製LNP製剤
バッファー、反応液、製剤液のろ過で使われる。
プラスミドDNA
関連度
発酵アルカリ溶解清澄化精製
発酵液・溶解液・精製液のろ過で使われる。
微生物発酵
関連度
培地フィード発酵液精製液
発酵工程と下流工程で使われる。
低分子医薬品
関連度中〜高
原薬溶媒反応液製剤液
溶媒ろ過、粒子除去、無菌製剤で関係する。

メーカー製品

滅菌グレード液体フィルター10
SartoriusSartopore 2PES二層膜を用いた滅菌グレードフィルター。培地、バッファー、工程液、製剤液のろ過滅菌に使われる。公式URL SartoriusSartopore 2 XLG0.8 µmプレフィルターと0.2 µm滅菌グレード膜を組み合わせたフィルター。タンパク質製剤やLNPなどのろ過用途にも関係する。公式URL SartoriusSartopore Platinum低吸着・高流量を意識した滅菌グレードフィルター。バイオ医薬品や製剤液ろ過で使われる。公式URL Merck / MilliporeSigmaMillipore Express FiltersPES膜の滅菌グレードフィルター。高流量・高容量の液体ろ過に使われる。公式URL Merck / MilliporeSigmaDurapore FiltersPVDF膜の滅菌グレードフィルター。低タンパク吸着や高処理量を重視する工程液に使われる。公式URL Cytiva / PallFluorodyne II DFL Kleenpak Capsules0.2 µm滅菌グレードPVDF膜フィルター。高タンパク透過性を特徴とし、医薬品液体ろ過に使われる。公式URL Cytiva / PallSupor EKV / Supor EAVPES膜の滅菌グレードフィルター。培地、バッファー、工程液のろ過で使われる。公式URL Cytiva / PallKleenpak Capsule Filters滅菌済みまたはガンマ線適合のカプセル型フィルター。シングルユース流路に組み込みやすい。公式URL MeissnerSteridyne / EverLUX Filtersバイオプロセス向け滅菌ろ過フィルター。液体ろ過やシングルユースアセンブリで使われる。公式URL Thermo Fisher ScientificNalgene Rapid-Flow / Sterile Filtrationラボ〜開発スケールの培地、バッファー、試薬ろ過に使われるフィルターユニット。公式URL
培地・フィード・バッファーろ過フィルター9
SartoriusSartopore 2 / Sartopore 2 XLG培地・フィード・バッファーのろ過滅菌に使われるPES系フィルター。高流量と処理量を重視する工程で使われる。公式URL Merck / MilliporeSigmaMillipore Express SHC / SHF培地、バッファー、工程液の滅菌ろ過に使われるPES膜フィルター。高流量・高容量を重視する。公式URL Cytiva / PallSupor Membrane FiltersPES膜のフィルター。培地、バッファー、工程液のろ過に使われる。公式URL Cytiva / PallFluorodyne II FiltersPVDF膜の滅菌グレードフィルター。タンパク質液や工程液で使われる。公式URL MeissnerBioFlex / Sterile Filtration Assembliesフィルター、バッグ、チューブ、コネクターを組み合わせたシングルユースろ過アセンブリ。公式URL Thermo Fisher ScientificNalgene Rapid-Flow Filtersラボ〜開発スケールの培地やバッファーろ過に使われるフィルターユニット。公式URL CorningSterile Filtration Systemsラボスケールの培地・試薬ろ過に使われるボトルトップフィルターやフィルターユニット。公式URL CobetterPurcise PES FiltersPES膜のバイオプロセス向け無菌ろ過フィルター。培地、バッファー、工程液ろ過の代替候補・セカンドソース候補になる。公式URL CobetterCorevital PVDF FiltersPVDF膜のバイオプロセス向け無菌ろ過フィルター。タンパク質液や工程液ろ過の比較候補になる。公式URL
ベントフィルター・ガスフィルター10
SartoriusSartofluor疎水性PTFE膜の滅菌グレードエア/ガスフィルター。ベントやガスラインで使われる。公式URL SartoriusMidisart / Minisart Air Filters小型ベント・ガスろ過に使われるフィルター。ラボ〜小型プロセスで使われる。公式URL Merck / MilliporeSigmaAervent Filters疎水性フィルター。ベント、ガスろ過、タンクやバッグの無菌通気で使われる。公式URL Cytiva / PallEmflon PFR Filters疎水性PTFE膜のエア/ガス滅菌フィルター。発酵・培養ガスラインやベントで使われる。公式URL Cytiva / PallAcro / Kleenpak Vent Filters小型〜プロセス用途のベント・ガスフィルター。バッグやタンクのベントで使われる。公式URL Cytiva / WhatmanPolyVENT Filters疎水性PTFEベントフィルター。液体容器やバッグのベント用途で使われる。公式URL DonaldsonLife Sciences Air / Gas Filtrationガス・ベント・プロセスろ過の候補。培養槽、バッグ、製造設備のガスラインで検討される。公式URL ParkerSterile Air / Gas Filtration製薬・バイオプロセス向けのエア・ガスろ過製品群。公式URL CobetterAir / Vent Filtersバイオプロセス向けガス・ベントろ過フィルター。バッグ、タンク、ガスラインで使われる。公式URL MeissnerSterile Vent Filtersバイオプロセス用ベント・ガスろ過フィルター。シングルユースアセンブリにも組み込まれる。公式URL

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