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柱塞泵剪切力大么?

点击:258 发布时间:2021-06-19

选择灌装泵形式时,不仅考虑之前文章中提到灌装的精度问题,更重要的是评估对产品的质量影响,而谈及这点,泵的剪切力就成为一个不可回避的话题。因为在目前已知的所有低容量无菌灌装过程中,品都会受到剪切应力的影响,换句话说无论柱塞泵还是蠕动泵都有剪切力。

工业生产中,普遍采用蠕动泵,常说是因为旋转柱塞泵剪切力大,会有损坏产品的危险。并且也有文献清楚地表明,塞泵确实存在损坏生物制品制剂的趋势。

这里有一个实验,首先对单抗灌装进行研究,灌装两种不同的mAb配方,为模拟坏的情况,这两种单抗制剂被循环灌装15次,以放大灌装过程中蛋白质降解或材料脱落引起的任何颗粒形成。实验结果不出意料,柱塞泵内产生的颗粒数,且远远大于蠕动泵,说明柱塞泵确实对实验样品产生了破坏。

这是因为剪切力直接造成吗?

为了求证这一点,实验又选择测试了一种设计对机械应力敏感的脂质体,其中包裹荧光标记物羧基荧光素,以此直接量化剪切速率。实验结果一定程度上是出乎意料的,蠕动泵触发荧光素的释放,且与研究中使用的柱塞泵相比,蠕动泵的剪切速率水平似乎高出20倍左右。

柱塞泵

为了有更多的理论验证,又进行CFD模拟分析,当然从技术上讲,很难获得有关灌装系统内部流体动力学的信息。虽然CFD提供无法提供直接的数据,但其可用于支持进一步的调查和解释。同样,根据研究用实验数据验证结果,可避免对数值模拟数据的误解。CFD分析显示蠕动泵剪切速率也高于柱塞泵。

但对于mAb配方的研究确实显示柱塞泵运行后亚可见颗粒数,究竟是什么引起了这个现象呢?

液压柱塞泵灌装过程基本可分为四个不同的步骤。活塞在个位置上抬会导致系统中的压力减少,液体被“吸入”到储液缸筒中。活塞在液体进入的方向上有一个单边缺口。然后,活塞旋转180°,槽口转向向气缸出口方向。在一步中,活塞向下移动,并将液体从泵中输送到灌装针。

显然液体流动主要是由活塞在缸内的旋转和垂直运动所决定的。

事实上,在生物制剂行业中,活塞和缸体之间的微小间隙及其对蛋白质损伤的影响被大量讨论。而这微小间隙是没有被之前CFD模拟分析的。

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