对于便于生产操作、使用灵活、能够方便地与现有生产线连接的一次性无菌生产设备和系统的需求量不断的增加。由Sartorius Stedim公司研发的，可预先配置的和可扩展的一次性系统可以在生物工程技术的各个生产环节上使用

要想坚定不移地把小批量医药产品生产的路走到底，就绝离不开一次性技术方案。生物技术研发和医药产品生产领域对一次性设备的需求不断增长，上游产品需求增长率达到了35%，下游生产过程中的需求量也在大幅度的提高。

过去的十年里，在生物技术开发和医药产品生产领域中对一次性设备的需求不断增长。2009年时，上游产品生产中对一次性设备的需求增长率达到了35%，下游生产过程中对一次性设备的需求也在大幅度的提高。

在大多数利用哺乳动物细胞生产生物疗法所需蛋白质的生产过程中要用到一次性系统。如今，在上游产品的生产过程中，传感器中一次性系统的容积达2m3的培养液已经产生。摇床式的生物反应器（例如GE Healthcare公司的摇袋式细胞培养生物反应器，Sartorius Stedim生物技术公司的Biostat Cultibag RM一次性生物反应器）也都有着各种不同的规格和型号（例如Mobius Cellready公司、Univessel SU公司、Celligen Slu公司的硬质塑料盒式或者S.U.B.公司、 Biostat CultiBag STR公司、XDR Bioreactor公司的软袋式）。这些一次性生物反应系统的区别在于其规格大小、摇摆和混合原理以及所使用的检测仪表，有着各种流体动力学特性。为完成那些经常重复的生产任务（例如混合搅拌、存放和运输、接种和生物培育及生物分离等），将一些生物工程技术的基本操作汇总为一个“生物技术一次性过程平台”，它很好地贯彻落实了生物工程技术的要求，也满足了部分生物工程技术工序的要求。在介质生产、生物发酵培育和生物物质分离过程中，目前已经有多种不同规格大小且适用于不同生物工艺过程中的一次性过程平台。

尽管随着上游生产过程中一次性系统研发的推进，使下游生产过程中一次性系统的使用不断增加，但使用意义还远远不如上游过程。在生物工程的下游生产过程中，传统的过滤分离技术和色谱技术还占据着重要的地位，包括过滤技术、吸附分离技术和Mixed- Mode混合模式技术等。

在生物工程的下游技术领域中，只有超微过滤被一次性的1000L混合设备以及一次性使用的传统微过滤器（0.1/0.2μm）和深过滤系统所代替。而色谱技术系统的情况则完全不同，色谱柱技术使用灵活方便，减少了生产时间，较低的生产成本和通过预设置便可立即使用的优点恰恰是色谱凝胶技术的缺点，两者之间形成了鲜明的对比。对于频繁地收集生物反应物、不断进行卫生清洁的长寿命色谱柱技术设备来讲，还没有令人满意的一次性色谱技术系统。目前在这一领域中正在进行的一次性系统研发项目的目标，是提高生产能力的同时降低生产成本。其中包括利用混合模式吸附器以及新的选择性获取蛋白质的连续色谱仪和高效色谱分析剂的应用。

跨越障碍

不仅是下游生产过程，即使在生物技术领域的上游生产过程中也还没有充分挖掘出一次性系统及其标准化的潜力。一次性系统的使用也受到压力、流量、离心力、温度和O2及CO2分离度的限制，其他可能的限制还有溶取物和萃取物大小的限制、较高的耗材成本、缺乏合适的传感器以及自动化程度低等因素。最后，开辟更加广泛的一次性系统应用领域还要改变生物工程技术设备的现状、加强职工的技术培训、提高产品生产过程中的质量保障和开发新的生产工艺技术。

尽管如此，正确地使用一次性系统能够更快、更环保、更安全且更经济地生产小批量的生物技术产品。“我们认为，疫苗免疫生产领域是一次性系统最合适的应用领域。小批量、季节性生产、灵活地满足产品要求、很小的交叉污染风险，这些都是一次性系统所具备的优点。”M+W流程工艺技术公司的Karsten Behrend博士说道。大多数生物技术领域（尤其是按照订单组织生产的企业）都有着一次性系统应用的可能性。在德语地区内的生物工程企业，例如奥地利的Baxter公司、Boehringer Ingelheim公司，德国和瑞士的Hoffmann La-Roche公司，德国和瑞士的Merck Serono公司等都有着使用一次性系统的可能性。在这些企业中，综合产品生产设备中还常常使用传统的、由玻璃或者不锈钢材料制成的一次性系统。同时，这些公司也有建造利用一次性系统构成生产线的计划。一些在全球有着重要影响的生物工程设备设计公司和设备生产厂也都注意到了一次性系统的发展趋势，如GE Healthcare公司、Merck Millipore公司和Sartorius Stedim公司等，也都推出了众多型号的样机。

展望未来

生产蛋白质基药物有效成分的一次性系统市场很可能不会像以前那样火爆了，但人们离实现“一次性工厂”的目标越来越近了。“未来的远景，就是在集装箱货车中由一次性系统构成的疫苗生产厂可以开到世界各地，由专业技术人员就地生产所需的免疫疫苗。”苏黎世大学应用技术系的Regine Eibl博士说道。除此之外，一次性系统可能的应用领域还有基于微生物的医药产品、藻类产品、植物细胞悬浮液、植物块根和间质组织提取液的生产。“已经有许许多多完全可以利用一次性系统培育动物细胞的生物技术项目了。这些生物技术项目的数量还在不断的增加。”Roche公司的Detlef Eisenkrätzer先生说道。