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。
- ろ過滅菌
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。
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。
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。
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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 |
| 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 | 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 |
| 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 |
| 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 |
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。
調製済み培地をろ過滅菌して培養槽へ供給する。
濃縮フィードをろ過し、フィードバッグへ移送する。
培地、添加液、ガスライン、サンプリングで使われる。
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。
培地供給、排液、細胞保持装置周辺で使われる。
細胞、デブリ、濁質を除去する。
ロード液やバッファーの前処理・清澄化に使われる。
保持後の粒子除去や工程液ろ過に使われる場合がある。
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。
専用ウイルスフィルターでウイルスを除去する。
TFF膜で濃縮・バッファー交換を行う。
製剤液の最終無菌ろ過で使われる。
充填前の無菌ろ過、ベント、ガスラインで使われる。
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。
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。