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工業(yè)生產(chǎn)中，普遍采用蠕動泵，常說是因為旋轉(zhuǎn)柱塞泵剪切力大，會有損壞產(chǎn)品的危險。并且也有文獻(xiàn)清楚地表明，塞泵確實存在損壞生物制品制劑的趨勢。
這里有一個實驗，首先對單抗灌裝進(jìn)行研究，灌裝兩種不同的mAb配方，為模擬壞的情況，這兩種單抗制劑被循環(huán)灌裝15次，以放大灌裝過程中蛋白質(zhì)降解或材料脫落引起的任何顆粒形成。實驗結(jié)果不出意料，柱塞泵內(nèi)產(chǎn)生的顆粒數(shù)，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蠕動泵，說明柱塞泵確實對實驗樣品產(chǎn)生了破壞。
這是因為剪切力直接造成嗎？
為了求證這一點，實驗又選擇測試了一種設(shè)計對機(jī)械應(yīng)力敏感的脂質(zhì)體，其中包裹熒光標(biāo)記物羧基熒光素，以此直接量化剪切速率。實驗結(jié)果一定程度上是出乎意料的，蠕動泵觸發(fā)熒光素的釋放，且與研究中使用的柱塞泵相比，蠕動泵的剪切速率水平似乎高出20倍左右。
為了有更多的理論驗證，又進(jìn)行CFD模擬分析，當(dāng)然從技術(shù)上講，很難獲得有關(guān)灌裝系統(tǒng)內(nèi)部流體動力學(xué)的信息。雖然CFD提供無法提供直接的數(shù)據(jù)，但其可用于支持進(jìn)一步的調(diào)查和解釋。同樣，根據(jù)研究用實驗數(shù)據(jù)驗證結(jié)果，可避免對數(shù)值模擬數(shù)據(jù)的誤解。CFD分析顯示蠕動泵剪切速率也高于柱塞泵。
但對于mAb配方的研究確實顯示柱塞泵運行后亞可見顆粒數(shù)，究竟是什么引起了這個現(xiàn)象呢？
液壓柱塞泵灌裝過程基本可分為四個不同的步驟。活塞在個位置上抬會導(dǎo)致系統(tǒng)中的壓力減少，液體被“吸入”到儲液缸筒中。活塞在液體進(jìn)入的方向上有一個單邊缺口。然后，活塞旋轉(zhuǎn)180°，槽口轉(zhuǎn)向向氣缸出口方向。在一步中，活塞向下移動，并將液體從泵中輸送到灌裝針。
顯然液體流動主要是由活塞在缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)和垂直運動所決定的。
事實上，在生物制劑行業(yè)中，活塞和缸體之間的微小間隙及其對蛋白質(zhì)損傷的影響被大量討論。而這微小間隙是沒有被之前CFD模擬分析的。