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2. 研究目的：对比Repligen公司Spectrum® 100 kD mPES（改性聚醚砜）中空纤维滤膜与PS（聚苯乙烯）中空纤维滤膜的性能，验证可靠且具有工艺可预测性的滤膜对加速基因治疗从研发到商业化进程的作用。两类滤膜均为0.5mm内径、100kD分子量截留值（MWCO），评估维度包括标准水通量（NWP）、工艺临界通量及代表性超滤/换液（UF/DF）工艺表现。

02材料与方法

01标准水通量（NWP）测定

1.实验系统与参数：实验采用Repligen KrosFlo KR2i RPM TFF系统；进口流速对应的剪切力为5500s⁻¹，跨膜压（TMP）10psi。

2.中空纤维冲洗流程：Repligen mPES中空纤维：用去离子水（dH₂O）冲洗，使2mL/cm²的dH₂O 透过透过端。PS中空纤维：先使用20%异丙醇（IPA）水溶液润洗，再用 dH₂O 冲洗，保证透过端体积至少为2mL/cm²；冲洗剪切速率均为5500s⁻¹、TMP 10psi。

3.标准水通量 (NWP) 计算：冲洗后维持5500s⁻¹剪切速率、10psi TMP，每30秒记录一次通量，实验持续20分钟；结合水温、压力和通量数据，采用20℃温度校正因子（TCF）计算NWP。

02Flux vs TMP研究

1. 实验系统与样品：同上述TFF系统，以1e+12 vp/mL的AAV9病毒溶液为样品，进料流速对应剪切速率8000s⁻¹，TMP设定点为3、5、10、20、30psi，每组实验重复3次。

2. 操作流程：

- 膜冲洗：同NWP测定的冲洗步骤。

- 通量 (Flux) VS 跨膜压（TMP）研究：上样后首先用ABV维持目标TMP，在每个TMP设定点收集透过液30分钟，通过称量透过端质量，结合实验时间和膜表面积换算成通量（LMH，升/平方米·小时）；完成TMP为3psi测定后，依次升高TMP至5、10、20、30psi重复操作，且每次升高TMP前将透过端液回流至进样容器并重新称量透过端流速，计算通量。

03UF/DF（浓缩/换液/浓缩，C/D/C）工艺实验

1. 实验参数设定：基于临界通量实验确定最优TMP，两类滤膜均采用8000s⁻¹剪切速率；为保证一致性，统一设定目标TMP为10psi；浓缩因子CF1=2倍、CF2=10倍，两次浓缩间用3倍料液体积（DVs）的1×磷酸盐缓冲液（PBS）进行换液。

2. 样品体积缩小模型实验：因两种材质中空纤维面积不同，线性缩放AAV9起始液和PBS换液缓冲液体积，确保两组实验的体积通量（VT）一致；采用RPM软件自动C/D/C模式运行，实验持续至达到透过端天平设定值。

3. 样品分析：用CTech™ SoloVPE®测定进料和最终浓缩液的病毒滴度，通过系统天平称量计算物料平衡

03研究结果与讨论

01标准水通量（NWP）

1. 数据对比：Repligen 100 kD mPES滤膜平均NWP为76±5 LMH/psi，其他PS滤膜为24±4 LMH/psi，mPES滤膜NWP约为PS滤膜的3倍（见图1）。

2.意义：NWP可作为膜性能基准帮助判断膜的透过性——由于多数中空纤维UF/DF应用为水基体系，NWP能反映用户应用中的最大允许通量（工艺通量通常低于水通量）。结果表明，相同条件下mPES滤膜可实现更快的工艺通量，从生产角度可缩短处理时间、减少所需膜表面积，并降低压力、设备占地面积等工艺需求。

图1：100kD瑞普利金mPES与其他PS中空纤维膜的平均NWP值

02TMP VS Flux

1.通量-压力关系：两类滤膜均呈现压力依赖区和压力独立区（见图2）：

Repligen mPES滤膜：TMP≤10psi为压力依赖区，5-10psi为过渡阶段；TMP>10psi时通量增幅小（10psi时约220LMH，30psi时约280LMH）；在1e+12 vp/mL AAV9、8000s⁻¹剪切速率下，10psi TMP时达到最优工艺通量（约220LMH）。

其他PS滤膜：工艺通量非线性增长，压力独立区上限达20psi；TMP从10psi升至20psi时通量增长40%，从20psi升至30psi时仅增长8%。

2.通量差异与最优跨膜压: mPES滤膜在10psi TMP即可实现约200LMH的最优通量，而PS滤膜需20psi，即mPES滤膜可在低2-3倍的操作压力下达到目标通量；两类滤膜平均工艺通量差异为44%，mPES滤膜表现更优。

3.最优临界通量区间：mPES滤膜临界通量区间为5-10psi，PS滤膜为10-15psi。

图2：采用浓度为1×10¹²病毒颗粒/毫升的AAV9，在不同跨膜压下， mPES与PS 材质100kD中空纤维膜进行评估的临界通量图

UF/DF（C/D/C）工艺表现

1.通量与处理时间：在相同的载量和浓缩倍数换液倍数条件下，Repligen mPES滤膜对AAV9溶液的平均工艺通量为143±7 LMH，其他PS滤膜为84±16 LMH；因mPES滤膜通量更高，其工艺完成时间比PS滤膜缩短约60%（见图3）。

2.通量稳定性：mPES滤膜在整个工艺过程中通量衰减少，始终维持在约140LMH；PS滤膜通量从初始120LMH降至工艺结束时的60LMH。

3.回收率：mPES滤膜工艺的AAV9回收率>95%，PS滤膜仅约65%；两类工艺的透过液中中均未检测到产物，推测PS滤膜的产物损失源于非特异性结合或膜吸附。

图3：UF/DF（浓缩/换液/浓缩（C/D/C））工艺实验

04研究结论

1.性能优势：在相同实验条件下，Repligen 100 kD mPES中空纤维滤膜的NWP（约3倍）、临界通量（低压力下更高通量）及UF/DF工艺通量（1.4-2倍）均显著优于其他PS滤膜，且通量稳定性更强（衰减少）。

2.工艺效率与成本：mPES滤膜可将AAV9溶液从1e12 vp/mL浓缩至1e13 vp/mL的时间缩短至约75分钟（PS滤膜需120分钟以上），同时产物回收率提升30个百分点（>95% vs 65%），能有效降低基因治疗中AAV生产的时间成本和产物损失，为基因治疗商业化提供更高效的纯化解决方案。