適用于多種生物工藝流程的全自動管式離心機

離心過濾技術在生物工業，細胞初級提取和細胞溶解物凈化處理上。這種技術特別是在處理高分子如疫苗，類病毒顆粒或結構松散的多糖分子及核酸上，較微細過濾法有更大的優勢。

管式離心機、碟片式離心機和螺旋式沉降離心機作為離心過濾設備，在凈化生物制品上的應用是非常普遍的。選擇使用哪一種離心機來處理，主要是看物料的本性、固體顆粒的濃度和沉降能力。舉例來說，由于沉降能力低，螺旋式沉降離心機只能處理大顆粒的物料，如菌絲體或絮凝細胞。

碟片式離心機在生物過程處理中有很寬廣的適用性，它已經長期運用在微生物細胞和內含體的回收，細胞溶菌液的凈化。它有一個相對新的應用領域是在哺乳細胞中的回收。如治療蛋白在哺乳細胞中是具有很低的壓榨率（2g/L），因此在生產上一次通常要處理大于15,000L的量。碟片式離心機的高生產能力，在這方面的應用是一個很好的選擇。但是，哺乳細胞對剪切力是非常敏感的，這種機器進料口會產生高剪切力，同時為了防止過高的流動應力，離心機通常的工作轉速通常低于轉速。碟片式離心機能處理大量的物料，但是排出的沉降物是濕泥狀的。這種濕泥是持續或間歇性的被噴出，這制約了它對高密度細胞溶解液的回收，高潔凈沉積產品溶液的下游分離。

管式離心機在這些方面的處理卻很有效。首先它的分離因素比碟片式離心機更高，所以澄清液更清，固相更干燥，固相干燥率可達40%；其次轉鼓內部沒有復雜的碟片，剪切力很小，同時產生更低的液體霧沫量。但是管式離心機需要間歇性停機卸料，所以它的處理量不大。選擇哪一種離心機還要考慮到生物處理中需要的一些重要功能：如在位清洗(C.I.P)，在位消毒(S.I.P)功能。

生物技術公司在臨床追蹤潔凈治療，為了市場必須快速轉變新的方向。在這過程中的一個關鍵要素是小型設備在其中起的雙重作用：為臨床尋找GMP適應材料和為大批量生產起工藝示范作用。隨著從宿主細胞中提取的生物制劑種類不斷增加，工業上需要多用途的，可升級的機器來為臨床研究處理藥品。只要離心分離符合這些需求，毫無疑問普遍都能獲利。然而，選擇一款合適的離心設備是不易的。

這款離心機對于干燥泥餅是半連續性的出料，同時擁有CIP，SIP和全密封功能。它有低剪切力的噴嘴進料，高效的活塞機構直接出料的設計，這種設計提供了一個內部無隔板，窄型的轉鼓結構。另外向上流動的模式，低剪切力進料錐形腔，結合下溢式排水促進更強的浸注性，同時擁有一個穩定的，高壓的液體層面，使分離效果達到。

我們評定STC-5的凈化能力通過處理以下多種物料：完整細胞和酵母溶解物，革蘭氏陽性的和陰性的微生物溶解物，及中國倉鼠卵巢的哺乳細胞。我們用哺乳細胞溶解物和一些對剪切力敏感的高分子物料如：多聚糖和DNA質粒來驗證該機器的低剪切力能力。

測試物料和測試手段：

測試離心機是由SYCLONE公司提供的STC-5型管式離心機。它是全自動活塞出料，轉鼓容量5.0升，旋轉速度17,000轉（20,000g）。對比離心機是CARR SEPARATIONS 提供的P6型離心機，容量1.0升，轉速13,300-15,300轉（15,000-20,000g）。大腸桿菌和肺炎鏈球菌的發酵液來自Merck公司。純化的多聚糖和DNA質粒同樣來自Merck公司。

1．細菌和哺乳動物細胞溶液的凈化：                                          為了決定物料通過量，我們通過不同的進料速率和轉鼓轉速，凈化了大腸桿菌，鏈球菌的發酵液和哺乳動物細胞培養基流體。通過幾次在不同流速下的進料，以及定期澄清液取樣測量濁度，我們確定了物料的穩定態。為了測試我們這種行為相關性的正確性，我們也用P6來凈化大腸桿菌發酵液。

2．剪切力測試：

多聚糖和DNA質粒對于剪切力都是很敏感的，我們都在15,000g的作用下處理。同樣在P6機器上，導致了多聚糖的破損，而這種23F型多聚糖是一次進料(1.0Lpm)處理完的。在STC-5機器上，15,000g處理包含可溶解DNA質粒的大腸桿菌溶液，分5次進料。（4分鐘停滯時間）。為了回收完整的哺乳細胞，我們先用清水充滿轉鼓，然后再進料，這樣可防止未濕潤的進料區產生突然的剪切力。

3．分析技術：

我們用HF公司的DRT-15CE濁度計來測量濁度。為了估計廢液中可溶性生成物的收得率損失，在用刮刀出料后我們對固料進行稱重和分析，計算出含液濾。為了驗證剪切力，我們用SSG公司的CASYTTC細胞計數器，來測量回收到的固料中可存活的CHO哺乳細胞的數量分布。我們通過監測DNA的釋放量來間接測量細胞的破損量（用熒光染色化驗法）。用Olympus的AX70顯微鏡來目測10微米大小的哺乳動物細胞的分布。我們用激光色譜法測量多聚糖分子的尺寸縮減。使用激光折光儀和光度計，通過SDS-PAGE電泳和光密度計來測量DNA質粒的破損量，同時反映了質粒進入疏松的，敞開的圓盤體和宿主細胞染色體DNA中。

4．結果：

產量和凈化效率：

表中的實驗數據表明了離心機轉速和進料速度對凈化效率的影響。