一种小型切向流过滤器的设计与验证及切向流过滤器缩小/放大理论

发布时间：2021-02-19 04:16

　　在制备昂贵的蛋白类生物药物的下游工程中,切向流微滤和超滤技术的应用已经相当广泛。为了满足降低成本、提高通量等工艺开发上的迫切需求,我们研制开发了一种小型环状切向流过滤器来为下一代过滤工艺开发提供可能的平台技术。为验证该小型过滤器的过滤性能,需要将这类过滤技术的缩小（放大）方法论在理论体系上具体落实到三个操作层面：大小过滤器之间（一）待过滤料液体积与膜面积的比例应该相同；（二）膜表面的剪切力应该相同；（三）初始的过滤通量应该相同。在初始料液、膜的物化性质以及操作温度相同时,以上三个操作层面的等量关系又可以进一步转化成两个等量关系,即在相同的过滤时间点,大小过滤器之间过滤通量和透过率应该相同。通过研究,确定并使用了半透过性的分子或者纳米颗粒,利用其透过率来敏感地反映出膜表面滤饼性质的变化情况。应用计算流体力学模拟技术,比较、调整小型过滤器及参照过滤器（实验室规模的切向流过滤器）的膜表面剪切力大小。在本研究中,使用了大肠杆菌噬菌体T7、单克隆抗体和蛋白质混合物来进行透过液通量实验,使用大肠杆菌噬菌体T7进行透过率测试。在应用方面,比较了大、小过滤器之间的以下过滤操作模式：对单克隆抗体进行透析... 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 文献综述
    1.1 膜过滤简介
        1.1.1 膜过滤原理
        1.1.2 膜的特性
        1.1.3 膜过滤的分类
        1.1.4 影响膜过滤的因素
        1.1.5 膜过滤的两种方式
        1.1.6 过滤器的种类
    1.2 单克隆抗体简介、生产过程及应用
        1.2.1 单克隆抗体简介
        1.2.2 单克隆抗体的生产、分离纯化过程
        1.2.3 单克隆抗体的广泛应用
    1.3 过滤在单克隆抗体分离纯化中的重要作用
    1.4 降低下游研究成本的方法
        1.4.1 数学模型及计算流体力学（CFD）模拟法
        1.4.2 缩小规模技术在生产单元的应用
    1.5 过滤器缩小技术研究现状
    1.6 本课题的研究目的、内容与意义
第2章 小型切向流过滤器的构建
    2.1 前言
        2.1.1 密理博实验室规模切向流过滤系统
        2.1.2 螺旋形切向流过滤系统
    2.2 自行研制的小型切向流过滤器
        2.2.1 小型切向流过滤器的前期构想
        2.2.2 小型螺旋形切向流过滤器的研制
        2.2.3 小型环状切向流过滤器的研制
第3章 切向流过滤器规模的缩小/放大理论
    3.1 前言
    3.2 原则1：单位膜面积对应相同的原料液过滤体积
    3.3 原则2：膜表面的剪切力相同
        3.3.1 应用CFD技术模拟剪切力
        3.3.2 CFD模拟剪切力结果及结论
    3.4 原则3：相同的起始通量
        3.4.1 水通量实验过程
        3.4.2 水通量实验结果及结论
    3.5 理论部分小结
第4章 两种规模的切向流过滤器过滤性能对比
    4.1 前言
    4.2 中国仓鼠卵巢细胞（CHO）的悬浮培养及过滤实验
        4.2.1 CHO细胞的悬浮培养过程
        4.2.2 实验小结
    4.3 噬菌体T7微滤实验
        4.3.1 噬菌体T7介绍
        4.3.2 噬菌体T7的培养制备
        4.3.3 噬菌体T7半透过性微滤实验
        4.3.4 噬菌斑的培养
        4.3.5 实验结果及分析
        4.3.6 实验小结
    4.4 单克隆抗体透析与浓缩超滤实验
        4.4.1 单克隆抗体的生产
        4.4.2 单克隆抗体的分离纯化
        4.4.3 单克隆抗体的超滤实验
        4.4.4 实验结果及分析
        4.4.5 实验小结
    4.5 蛋白混合物分离过滤实验
        4.5.1 两种蛋白（BSA、溶菌酶）介绍
        4.5.2 蛋白混合物的分离过滤实验
        4.5.3 透过液的高效液相色谱分析
        4.5.4 实验结果及分析
        4.5.5 实验小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 创新性
    5.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]治疗性抗体高表达CHO细胞株构建策略[J]. 李浩强,蔡洁行,张玉彬.  中国医药生物技术. 2013(03)
[2]4种膜组件对黄连解毒汤膜过滤过程的比较研究[J]. 刘红波,李博,郭立玮,萧伟.  中国中药杂志. 2013(04)
[3]过滤方式及压力对速率影响的研究[J]. 杨德武,王海艳.  过滤与分离. 2012(03)
[4]CFD模拟方法的发展成就与展望[J]. 阎超,于剑,徐晶磊,范晶晶,高瑞泽,姜振华.  力学进展. 2011(05)
[5]膜分离技术概述[J]. 陈麟凤.  能源与环境. 2011(02)
[6]单克隆抗体制备技术的最新进展及应用前景[J]. 孔君,刘箐,韩跃武,王天昌,刘金芝.  免疫学杂志. 2011(02)
[7]陶瓷膜死端过滤研究新进展[J]. 赵男.  山西建筑. 2010(35)
[8]膜分离技术在药物分离中的应用[J]. 邬方宁.  天津药学. 2010(02)
[9]重组抗肿瘤坏死因子-α人鼠嵌合单克隆抗体治疗中重度活动性类风湿关节炎的临床评价[J]. 高国华,李娟,谢红伟,吕卓.  南方医科大学学报. 2010(04)
[10]膜特性对纳滤膜性能的影响[J]. 张立卿,王磊,王旭东,满丽,孙婷,王志盈.  膜科学与技术. 2009(05)



本文编号：3040585