CN104857857A - 一种清洗超滤膜包的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种清洗超滤膜包的方法，属于滤膜清洗方法领域。本发明使用热碱盐混合液循环清洗超滤膜包，并使用PBS缓冲液清洗平衡，通过控制操作过程中的压力，确保操作过程中控制膜包完整性，达到去除膜包中杂质的目的。本发明的方法简单易控，所使用溶液均为疫苗生产过程中常用溶液，不会增加产品质量安全风险，能够有效去除超滤膜包杂质，增加平均水流量，并且降低透析、浓缩过程中膜穿透、膜渗漏等风险，可有效预防因泄露导致产品损失、环境污染、人员危险事件，可广泛应用于疫苗制备领域，提高生产效率，降低生产成本，将会取得良好的经济价值。

Description

一种清洗超滤膜包的方法

技术领域

本发明涉及一种清洗超滤膜包的方法。

背景技术

超滤是膜分离技术的一种，是以压强差为推动力的过程，其分离机理是依靠稳定的压力和流速，通过膜孔径实现筛分作用，在分子水平上进行分离，迫使小分子成分被滤出，大分子被截留。由于超滤可在常温下完成，且无需添加其它物质，通过选用不同截留特性的膜组件构成膜分离系统对有效成分进行分离、浓缩、纯化，故超滤膜被广泛应用于环保、食品、医药等领域。

目前生物制品生产中，超滤已呈现显著的技术优势。超滤膜包是以膜为过滤介质，而滤膜完整性既是保证超滤除杂效果的重要条件，也是保证分离效果的前提。滤膜是特殊的高分子结构，由于使用过程中清洗、再生、反复使用频率较高，会出现膜孔堵塞、膜穿透及膜渗漏、膜包污染等现象，易导致菌毒或生物活性成分的泄露，从而造成抗原损失或环境污染。目前，滤膜纤维的完整性检测大都依赖于超滤膜包厂家的检测方法，超滤膜包经反复使用后清洗再生，厂家建议通过膜完整性检测仪检测膜包完整性后即仍可使用，而实际应用中超滤膜包经反复使用后清洗、再生，再使用厂家给定的清洗方法和检测程序处理后，再次检测合格的膜包对菌毒或生物活性成分分离效果已不好，且使用仪器检测膜包完整性较繁琐，需要反复拆卸膜包，此方法并不适用于需要连续生产的生物制品制备领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、清洗效果良好、适用于反复清洗再生的超滤膜包的清洗方法。

本发明提供的一种清洗超滤膜包的方法，包括以下步骤：

(1)在超滤膜包清洗系统的进液端和回流端安装压力表；使用热碱盐混合液清洗超滤膜包，清洗过程中控制进液端和回流端的压力；

(2)使用PBS缓冲液清洗平衡超滤膜包；平衡过程中控制进液端和回流端的压力。

本发明清洗方法适用的超滤膜包为新使用超滤膜包或反复使用后的超滤膜包。

本发明方法还包括步骤(3)将注射用水通过管道连接至超滤膜包清洗系统的进液端，控制进液端和回流端的压力，待回流端流出的注射用水显示pH值为6-7，测取水流量，计算水通率。

为防止引入热源物质或其他杂质，使用的注射用水为过滤后注射用水。

水通率＝平均水流量/初始水流量×100％。当膜包为第一次使用时，定义本次水流量均值为初始水流量；若为反复使用的超滤膜包则定义本次水流量为平均水流量，单位均为ml/min。

当水通率≥70％，即认为清洗效果达标，超滤膜包完整性良好。

当水通率<70％需要再次执行步骤(1)和(2)的操作，求算水通率。若第三次后仍是不合格，再使用超滤膜包厂家指定方法检测膜包完整性，进一步确认膜完整性是否良好。

待水通率≥70％后，再使用0.01-0.05mol/L的PBS缓冲溶液平衡超滤膜包3-8min，至回流溶液显示为pH为7。

本发明提供的一种清洗超滤膜包的方法中，步骤(1)热碱盐混合液是指30-50℃的0.1-1.0mol/L氢氧化钠、0.1％-0.3％次氯酸钠、2％-7％吐温80的混合液。

优选地，步骤(1)热碱盐混合液是指30-40℃的0.3-0.8mol/L氢氧化钠、0.1％-0.3％次氯酸钠、2％-7％吐温80的混合液。

步骤(1)清洗时间为20-30min。

步骤(1)和步骤(2)的进液端压力控制在10-20psi，回流端压力控制在1-3psi。

步骤(2)中PBS缓冲液的浓度为0.01-0.05mol/L，pH值为7.0-7.4。

优选地，步骤(2)中PBS缓冲液的浓度为0.01mol/L，pH值为7.2。

步骤(2)清洗平衡超滤膜包的时间为0.5-1h。

本发明清洗超滤膜包的方法可应用于纯化病毒液，进一步可应用于疫苗制备方法中。

本发明清洗超滤膜包的方法具有以下优点及有益效果：

(1)使用本发明的热碱盐混合液循环清洗，可有效去除厂家保存超滤膜包使用的碱与甘油混合保存液，也可有效去除经反复使用后超滤膜纤维中残留的小分子杂蛋白及其他小分子残留；且清除时间仅为20-30min，就能达到有效清洗的目的，远远低于厂家指导的40-60min。

(2)使用0.01-0.05mol/L PBS(pH7.2)溶液清洗平衡，能够使膜纤维表面张力大大降低，杂质分散开以达到润湿、均匀分散、少量增溶作用，并最终达到去除杂质的目的；经本发明方法清洗的超滤膜包7次清洗的水通率均在90％以上。当使用超滤膜包厂家指导的清洗方法冲洗后，7次清洗之后水通率仅在70％以上。水通率为73％的超滤膜包再使用本发明方法进行清洗时，不仅清洗所用时间大大减少，且清洗效果优良，水通率又达到91％。

(3)安装压力表以检测操作过程中的压力，为检测初始水流量和平均水流量提供可靠性数据，并可确保在清洗压力范围内(操作压力范围：0.05bar-0.12bar或5psi-12psi)完成透析浓缩菌毒或生物活性成分液，保证操作过程中膜包完整性的可控性，较好的降低透析、 浓缩过程中膜穿透、膜渗漏等风险。

(4)本发明方法简单易控，所使用溶液均为疫苗生产过程中常用溶液，不会增加产品质量安全风险，且可有效预防因泄露导致产品损失、环境污染、人员危险事件。

(5)与现有技术的清洗方法相比，经过本发明方法清洗的超滤膜包能够有效降低抗原损耗，保证了抗原产品的质量，间接降低生产成本。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；实施例中所用的试剂为市售商品。实施例中所用的超滤膜包购自P公司。厂家提供的超滤膜包的清洗方法为：常温下使用0.5-1.0mol/L氢氧化钠溶液循环清洗超滤膜包0.5-1.0h，控制清洗压力(进液端和回流端的操作压力范围：0.05bar-0.12bar或5psi-12psi)，之后使用缓冲液冲洗碱液0.5-1.0h，再使用缓冲液或注射用水检测超滤膜包水通率，水通率≥70％为合格，水通率合格后继续使用缓冲液平衡超滤膜包后就可以进行生产操作。

实施例1清洗超滤膜包的方法(1)

将新膜包从碱与甘油混合保存液取出，用纯化水冲洗去除表面碱溶液。将洁净后膜包安装至超滤夹具中，且分别在进液端、回流端安装压力表，以检测操作过程中的压力。

清洗：

(1)碱盐混合液循环清洗：

配制温度40℃0.1mol/L氢氧化钠、5％吐温80与0.25％次氯酸钠碱盐混合液。将碱盐混合液通过管道连接至超滤系统进液端，通过控制 蠕动泵泵速将超滤系统进液端压力控制在15psi，回流端压力控制在2psi。保证进液与回流端压力稳定在上述压力范围内，循环20min。

(2)PBS缓冲液(pH7.2、0.01mol/L)清洗平衡： 

将缓冲液通过管道连接至超滤系统进液端，通过控制蠕动泵泵速排除连接管道及超滤系统、超滤膜包内的气泡，再将超滤系统进液端压力控制在15psi，回流端压力控制在2psi。保证进液与回流端压力稳定在上述压力范围内，循环30min。

(3)水通率测试： 

将注射用水通过管道连接至超滤系统进液端，通过控制蠕动泵泵速排除连接管道及超滤系统、超滤膜包内的气泡，再将将超滤系统进液端压力控制在10psi，回流端压力控制在2psi。待回流端与滤过端溶液的pH值显示为6-7后，其初始水流量为1100ml/min，测取水流量为1050ml/min、1030ml/min、1050ml/min，求取平均值为1043ml/min。计算水通率94.8％≥70％，即认为此次膜包完整性良好，可继续使用。

注意：为防止引入热源物质或其他杂质，使用的注射用水为过滤后注射用水。

(4)再使用PBS(pH7.2)缓冲液按照步骤(2)操作平衡超滤系统5min，检测待回流端与滤过端溶液的pH值显示为6-7。

应用：使用上述清洗过的超滤膜包对甲肝病毒液超滤浓缩：将甲肝病毒液(20kg料液,抗原含量2100u/ml),通过管道连接至超滤系统进液端，通过控制蠕动泵泵速排除连接管道及超滤系统、超滤膜包内的气泡，再将将超滤系统进液端压力控制在8psi，回流端压力控制在1psi完成透析浓缩，获得甲肝病毒纯化液(4kg料液,抗原含量10000u/ml)，浓缩5倍。

实施例2清洗超滤膜包的方法(2)

将反复使用的超滤膜包从保存液中取出，用纯化水冲洗。将洁净后膜包安装至超滤夹具中，且分别在进液端、回流端安装压力表，以 检测操作过程中的压力。

清洗：

(1)碱盐混合液循环清洗：

配制30℃1.0mol/L氢氧化钠、3％吐温80与0.3％次氯酸钠碱盐混合液。将碱盐混合液通过管道连接至超滤系统进液端，通过控制蠕动泵泵速将超滤系统进液端压力控制在20psi，回流端压力控制在3psi。保证进液与回流端压力稳定在上述压力范围内，循环30min。

(2)PBS缓冲液(pH7.0、0.02mol/L)清洗平衡： 

将缓冲液通过管道连接至超滤系统进液端，通过控制蠕动泵泵速排除连接管道及超滤系统、超滤膜包内的气泡，再将超滤系统进液端压力控制在20psi，回流端压力控制在3psi。保证进液与回流端压力稳定在上述压力范围内，循环45min。

(3)水通率测试： 

将注射用水通过管道连接至超滤系统进液端，通过控制蠕动泵泵速排除连接管道及超滤系统、超滤膜包内的气泡，再将将超滤系统进液端压力控制在10psi，回流端压力控制在2psi。待回流端与滤过端溶液pH值显示为6-7后，其超滤膜包初始水流量为1100ml/min，测取水流量为1020ml/min、1010ml/min、1020ml/min，求取平均值为1043ml/min。计算水通率92.4％≥70％，即认为此次膜包完整性良好，可继续使用。为防止引入热源物质或其他杂质，使用的注射用水为过滤后注射用水。

(4)再使用PBS(pH7.0)缓冲液按照步骤(2)操作平衡超滤系统6min，检测待回流端与滤过端溶液pH值显示为6-7。

应用：使用上述清洗过的超滤膜包对甲肝病毒液透析浓缩：将甲肝病毒液(60kg料液,抗原含量605u/ml)通过管道连接至超滤系统进液端，通过控制蠕动泵泵速排除连接管道及超滤系统、超滤膜包内的气泡，再将将超滤系统进液端压力控制在8psi，回流端压力控制在1 psi完成透析浓缩，获得甲肝病毒纯化液(3kg料液,抗原含量11800u/ml)浓缩20倍。

实施例3

使用新购P公司的超滤膜包按照厂家指导的清洗超滤膜包的方法和本发明的清洗方法做对比试验，在每次生产使用后进行超滤膜包清洗并检测水通率，厂家指导意见是当超滤膜包水通率≥70％时超滤膜包可以继续使用，当超滤膜包水通率<70％时建议废弃超滤膜包。对比试验结果如表1所示：

表1 本发明方法与厂家指导方法清洗超滤膜包效果比较

从以上表可以看出，新膜包使用后按照厂家指导的方法清洗后水通量随着使用次数的增加而逐渐下降；但是本方法清洗的超滤膜包每次清洗后仍保持较高的水通率(大于90％)。将厂家方法第7次使用、清洗后得到的水通率为73％的超滤膜包使用本发明的方法清洗后，水通量达到91％。

结论：使用本发明方法进行超滤膜包清洗后，连续使用、清洗2次的水通率与厂家指导方法无差异，超过2次后，本发明方法的水通量显著大于厂家指导清洗方法的水通量，且至少连续使用、清洗7次后超滤膜包的水通率仍保持在90％，明显优于厂家指导的清洗方法的效果，可见本发明的清洗方法延长了超滤膜包的使用寿命，降低膜穿透、膜渗漏等风险，可有效预防因泄露导致产品损失、环境污染、人员危险事件，提高生产效率，降低生产成本。

Claims (10)

1.一种清洗超滤膜包的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在超滤膜包清洗系统的进液端和回流端安装压力表；使用热碱盐混合液清洗超滤膜包，清洗过程中控制进液端和回流端的压力；

(2)使用PBS缓冲液清洗平衡超滤膜包；平衡过程中控制进液端和回流端的压力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括步骤(3)将注射用水通过管道连接至超滤膜包清洗系统的进液端，控制进液端和回流端的压力，待回流端流出的注射用水显示pH值为6-7，测取水流量，计算水通率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当水通率≥70％，即认为清洗效果达标，超滤膜包完整性良好。

4.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步骤(1)热碱盐混合液是指30-50℃的0.1-1.0mol/L氢氧化钠、0.1％-0.3％次氯酸钠、2％-7％吐温80的混合液。

5.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步骤(1)热碱盐混合液是指30-40℃的0.3-0.8mol/L氢氧化钠、0.1％-0.3％次氯酸钠、2％-7％吐温80的混合液。

6.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步骤(1)清洗时间为20-30min。

7.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)的进液端压力控制在10-20psi，回流端压力控制在1-3psi。

8.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步骤(2)中PBS缓冲液的浓度为0.01-0.05mol/L，pH值为7.0-7.4。

9.根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，步骤(2)清洗平衡超滤膜包的时间为0.5-1h。

10.根据权利要求1～9任一所述的方法在病毒液纯化中的应用。