哺乳動物細胞培養(yǎng)技術在過去一段時間得到了長足的發(fā)展。目前，高滴度補料分批工藝已可達到13g/L的產(chǎn)量，是90年代的10倍之多。同時，CHO細胞系生產(chǎn)單克隆抗體（mAb）時的平均細胞密度可達到10-20x10^6cells/mL。而結合使用灌流技術，進行濃縮補料分批操作時，該數(shù)值將進一步提升。

澄清收獲是哺乳動物細胞培養(yǎng)下游工藝的*步，通常要求去除一定水平的固形物。離心加深層過濾的方法在當前大規(guī)模生產(chǎn)中使用zui多，一般可達到98-99%的固形物去除率。但是，隨著細胞培養(yǎng)性能的顯著提高，收獲和澄清操作面臨著越來越難處理的進樣料液的挑戰(zhàn)，當前的操作模式已經(jīng)達到了工藝可行性的臨界線。

此外，雖然現(xiàn)在使用的多數(shù)離心設備配有密封進樣區(qū)，可降低剪切暴露的水平，但能量耗散水平仍能達到0.019x10^6Wkg-1，在某些情況下，可能導致細胞裂解，顯著影響后續(xù)深層過濾的膜面積要求。細胞密度是影響離心效率的另一個因素，當密度較低時，離心排放頻率較低，從而可降低產(chǎn)物損失，但當細胞密度的增加使固形物載量達到>10%v/v時，離心需要更頻繁地排放疏通，可能導致更大量的產(chǎn)物損失。而且，如果收獲時細胞活性較低，離心的挑戰(zhàn)會進一步加大。

深層過濾用于離心后上清液的固形物清除，某些深層過濾器會使用帶電荷的過濾介質(zhì)，可達到一定程度的DNA和宿主細胞蛋白（HCP）清除。深層過濾一般需要跟著用微濾孔徑級的過濾器（一般為0.45、0.2或0.1μm），可從細胞培養(yǎng)收獲物料中去除固體顆粒、部分內(nèi)毒素以及一定水平的病毒。

有很多替代技術可供選擇用于初步收獲，包括絮凝、沉降、膨脹床吸附等，但在當前的實際應用中都還是存在一定的限制，例如引入試劑在料液中的殘留、低產(chǎn)物收率以及不穩(wěn)定的操作性能。但切向流微濾（TFMF）被非常可行的替代方案，可獲得較高的處理率，且不會對損傷細胞。這些優(yōu)勢，在高密度細胞培養(yǎng)進樣料液的初步收獲中，都是影響成敗的關鍵因素。

中空纖維（TFF）膜已廣泛用于哺乳動物細胞的灌流培養(yǎng)，用于批量形式的收獲操作也已引起較大關注。TFF的膜成本會低于常規(guī)深層過濾介質(zhì)的成本，特別是后者通常需要單次使用，而TFF膜可以重復使用。

以的哺乳動物細胞培養(yǎng)收獲液（細胞密度100x10^6cells/mL、細胞活性40%、IgG1濃度20g/L、HCP濃度20g/L）為測試模型，比較不同收獲方法：離心加深層過濾、0.22μm的陰離子交換膜以及0.45μm的切向流微濾膜，從產(chǎn)物濃度、雜質(zhì)清除率以及批次成本進行分析。

結果顯示，幾種技術的濃度產(chǎn)量都可達到>80%。離心獲得上清液中可觀察到HCP釋放，說明離心的剪切導致了高水平的細胞破碎。常規(guī)深層過濾介質(zhì)的HCP清除率為10%，DNA清除率為15-20%，如介質(zhì)帶正電荷，則DNA清除率可提高至~60%。

陰離子交換膜層析和切向流微濾的固形物清除率可達到>99%，HCP清除率為15-20%，在澄清收獲階段盡可能去除HCP，主要是出于保護下游Protein A，延長其填料壽命。切向流微濾的DNA清除率與深層過濾相當~50%，而膜層析因其膜介質(zhì)上接有乙二胺配體，故而可達99%。但在粒徑分布方面，切向流微濾所得料液在所有粒徑水平上的含量都較低。

如單純出于性能考慮，包括固形物清除、DNA和HCP的降低水平，對不同技術進行評分，陰離子交換膜層析得分zui高，然后是切向流微濾，之后再是離心加深層過濾，需要指出的是，選擇不同的深層過濾介質(zhì)時，如以特定條件為著眼點，如HCP清除，某些深層過濾介質(zhì)將達不到設定標準。

而從成本的經(jīng)濟性進行比較，切向流微濾的處理能力zui高>100L/m2。離心加深層過濾的產(chǎn)量損失主要是大規(guī)模離心操作造成的。在高固含量條件下，離心需要更多次的排放操作，在千升至萬升級規(guī)模條件下，總步驟收率可從~90%降低到30-40%，這會顯著影響成本投入。

此外，從設備占地來說，在萬升規(guī)模下，離心加深層過濾需要>200m2的占地面積，而切向流微濾只需要大約1/4的占地空間。說明，當需要使用現(xiàn)有設備進行新的工藝或替代單元操作時，TFF可能設備適配更簡單。

從材料成本來考慮，陰離子交換膜的批次成本zui高，大約是離心加深層過濾的2倍，切向流微濾的3倍。主要是由于其組件成本較高，因為該項技術的設計和定價是要與陰離子交換樹脂競爭的。陰離子交換膜組件的成本占到其每批次總成本的80%，而離心加深層過濾和切向流微濾為60-70%。

在千升至萬升規(guī)模條件下，操作成本zui低的是切向流微濾，因其與陰離子交換膜相比，可達到更高的處理通量和相對較低的采購成本，此處假定TFF組件的使用次數(shù)為10次。而如果工藝和驗證允許，提高膜的使用次數(shù)，將進一步顯著降低成本。