生物制品的下游处理都需要泵去输送或抽取中间原料， 但有些工业泵因为剪切力太强，使生物制品变性失活, 导致产品质量差。从实验中可以发现四元隔膜泵，能提供平稳、低剪切力，几乎无脉冲的流速对生产效率有很大帮助。

生物制品（疫苗、血制品、单抗、重组蛋白等）下游处理需要多个步骤，如澄清过滤、超滤浓缩、层析纯化等，所有这些步骤或工艺均需要泵系统去输送或抽取中间原料。此时，选择合适的泵系统往往显得尤为重要。随着各行业尤其是流程工业的快速发展，中国的泵行业也经历了高速的发展。在生物制品行业应用比较广泛的有蠕动泵、离心泵、转子泵、膈膜泵等。本文将从实验角度着重阐述泵系统在一些生物制品下游处理过程中对蛋白结构与活性的重要影响。

泵对蛋白药的影响

蛋白下游处理过程中遇到的一个普遍性难题是聚体或颗粒的形成。如果排除异源蛋白，聚体或颗粒往往是引起机体发热或不适的根源，这也就是所谓的药物（尤其疫苗免疫）副反应。 Gomme和其同事采用转子泵进行的试验中发现白蛋白产生聚体的现象比较明显 。同样的，在控制VWF因子结构中，DiStasio和其同事也发现了剪切力对蛋白结构保持的破坏作用，当该蛋白受到大于30dyn/cm2的剪切力，就会发生展开或形成聚体。

目前来看，蠕动泵在生物制品超滤或层析中应用最为广泛，但其在泵液过程会产生较大脉冲作用，这对单元操作的稳定性和再现性来讲会造成一定的不良影响。上海一用户分别用蠕动泵和隔膜泵对同一批样品，相同初始体积进行切向流超滤浓缩实验。图1中左边瓶子在切向流过滤操作中采用蠕动泵，浓缩液浑浊比较高。右边瓶子浓缩时采用四元隔膜泵，浓缩液相对澄清。从瓶子中浓缩液体积可以看出，使用四元隔膜泵浓缩倍数是蠕动泵浓缩倍数的2倍，但澄清度反而更好，不能排除使用蠕动泵使该敏感蛋白变性，从而导致浓缩液浑浊的可能性。

图2为中国北方一家医药公司进行的蠕动泵和隔膜泵超滤浓缩对比试验。从电泳图谱中可以看出，使用四元隔膜泵处理后电泳目的条带均一，而使用蠕动泵进行超滤浓缩时，除目的条带外，大小分子条带均增多。不排除以下可能性：（1）使用蠕动泵时洗换不彻底，导致目的蛋白条带增多。（2）使用蠕动泵时因为剪切力相对敏感，导致蛋白损伤或断裂为小分子片段。（3）使用蠕动泵时因剪切力或脉冲作用，形成了聚体。

技术优势

从实验中可以发现，不管是单元或多元隔膜泵，对于生物分子的处理都是比较温和的，能更好地满足膜过滤和层析的要求。这种内部低速和特殊设计的鸭嘴型阀门，使四元隔膜泵对剪切力敏感的产品尤为适用。在裸泵的基础上，整合了工业触屏电脑，并采用PLC控制。从而使泵系统可以实现在线压力、pH/Cd、紫外等检测，并可实现过压保护，定时定量等功能。提高了泵系统应用过程的稳定性和可靠性，并增加了安全性。

随着生物制品行业标准的不断提高及流程工业的发展，必将迫使制药企业泵系统的升级换代，既符合法规要求（GMP/cGMP）又具有高稳定性和实用性的泵系统必将有更为广泛的应用前景。

参考文献：

1.Gomme PT, Hunt OC, Tatford AJ, Bertolini J. Biotechnol Appl Biochem，2006; 43:103–11.
2.DiStasio E, De Cristofaro R. Biophys Chem 2010;153 (1):1–8.
Fluid Systems, part of Pump Solutions Group, www.psgdover.com, October 22, 2012
3.RJ Bio Process Company Limited, Suzhou, China, www.rjbio.net, December 1, 2012