一次性使用生物袋——国外发展情况

Andrew晴朗

一次性生物反应袋发展情况

一次性使用技术最初在20世纪70年代后期引入生物制药行业，最初以一次性胶囊和一系列过滤器的形式出现。  

一次性使用袋(Single-use Bag)：泛指各种一次性使用的聚合物材料袋子，其用途较广，可用于生物制药过程中细胞培养和发酵、存储、运输、灭菌等领域。

一次性使用袋起源于简单的食品储存塑料袋和容器。20世纪90年代末和21世纪初，50-1600升容量的一次性使用袋、一次性使用2D和3D生物工艺容器，以及用于混合和储存系统的组件被大规模用于生物制药生产，产生了革命性影响。

今天，“一次性使用技术（single-use technology）”涵盖了一次性、模块化和高度灵活的技术，这些技术广泛应用于生物制药过程中的上游工艺开发和放大、下游工艺分离和纯化、整个物流过程。

赛多利斯（Sartorius）

赛多利斯集团是一家为制药和实验室提供设备的供应商，业务范围包括生物工艺解决方案和实验室产品与服务。该公司成立于1870年，由德国机械师Florenz Sartorius创建，总部位于哥廷根。自成立以来，该公司在几个领域进行了专业化发展。20世纪中期，成为研究实验室和工业设计领域计量系统的主要供应商之一。

今天，公司已发展成为生物制药行业和研究领域的主要国际供应商之一，20世纪末，随着生物技术的出现，生物工艺相关业务成为该公司的核心业务。

1980年代，赛多利斯推出了第一款商业化的一次性使用生物反应袋Flexboy，由该公司的子公司Sartorius Stedim Biotech生产。

这些袋子最初是作为培养基的一次性使用容器，用于在生物反应器中培养细胞和微生物。随后，赛多利斯扩大了其一次性使用袋系列，以提供更多规格、更加模块化和标准化的产品，用于生物药开发和生产中的各个过程步骤。

凭借20多年设计一次性使用流体管理解决方案的经验，Sartorius 的Flexsafe 预设计解决方案(Pre-Designed Solutions PD)已被用于生物工艺流体的各个步骤，如培养基、缓冲液、收获物和中间体、原料药和成品等，涵盖收获、过滤、供料、储存和运输等步骤。                                                                                                                                                   

Flexboy提供多种配置，可灵活地并入所有工艺步骤， 并进行了详尽的测试和验证，包括生物相容性，化学兼容性、物理性能测试、可提取物表征和细胞生长测试等。

Sartorius Flexsafe 一次性使用容器

由专利材料新型聚乙烯薄膜flexsafe 薄膜（S80）制成，是多层聚乙烯(multilayer PE)。该材料具有极高的硬度、高抗撕裂度、高焊接强度以及抗疲劳强度，可提供优异的生物相容性和化学耐受性，利于稳定的细胞生长。

▼Flexboy一次性生物工艺袋：有30多年经验，用于生物制药溶液、中间体和最终产物的制备、储存和运输。

多层膜结构，EVA流体接触层。即取即用，多种配置，集成有可热焊接的TPE管件，能够灵活整合到工艺中。可以使用无菌连接和断开装置，具有高度灵活性。常规提供5mL至50L体积。

▼Flexsafe一次性使用生物反应袋：3D袋专为储存和运输大体积的流体管理方案，S40薄膜（PE接触层薄膜），体积覆盖从100L到3000 L。

有外壳的Flexsafe2D袋可用于生物制药液体、中间体和最终产品的制备、储存和运输。

▼ Flexel3D立方体生物反应袋：更大的3D设计，体积可达3000L，用于大规模生物加工。

▼ 同时也为其一次性使用袋提供外部支撑和保护壳，帮助保护袋内产品并提高操作便利性。

颇尔（Pall Corporation）

Pall公司是全球领先的过滤、分离和净化公司。该公司于1946成立，总部位于美国纽约，提供硅酸盐、聚醚砜、尼龙和聚四氟乙烯过滤膜，以及相关产品。

2020年被Danaher Corporation收购，在生物加工技术领域具有领先的地位，满足客户在生命科学和工业领域的关键流体管理需求，为生物制药行业提供全验证的端到端（end-to-end）解决方案。

Pall的一次性使用袋采用Pallflex薄膜，其主要成分是低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)。该材料具有高抗拉伸强度、高抗撕裂强度以及优异的热封性，并且经过专门设计和测试以满足生物加工应用的严格要求。

▼ BiobagTM 培养基袋和生物反应袋：2D平面设计，体积范围从1L至200L，用于细胞培养基的制备、存储和转移

▼ BiobagTM培养基袋和生物反应袋：2D平面设计，体积范围从1L至200L，用于细胞培养基的制备、存储和转移。

▼ BiostackTM3D立方体生物反应袋：尺寸从3L至1000L，定制可达3000L，用于大规模液体的混合、分配和转移。

▼ BioProcess ContainersTM：超大型的3D生物反应袋，体积高达25L，用于商业化生物生产

Pall Allegro 3D一次性使用生物容器

产品设计灵活可靠， 容器配备有硅胶管或TPE管。提供标准配置，以便在客户评估后更快地进行验证。英特格（Entegris）

Entegris公司是提供纯化、保护和运输相关产品和系统的供应商。该公司成立于1966年，总部在马萨诸塞州，在全球范围内运营。

该公司的产品和解决方案包括：用于净化气体、液体和实验室环境的过滤产品；用于分配、控制、分析或运输工艺液体的系统和组件。2000年，Entegris收购了Fluoroware公司，从而获得了Fluoroware的一次性使用生物反应袋产品线，并开始涉足生物制药市场。

Entegris的一次性使用生物反应袋采用Fluor-A-Pure或PureFlex薄膜，其主要成分是聚乙烯(LDPE）、聚偏氟乙烯(PVDF）和聚四氟乙烯(PTFE）。这些材料经过特殊设计和处理以获得机械强度、耐高温性、化学抗性和生物相容性，适合于生物制药应用。

▼ Fluor-A-Pure  2D生物反应袋：提供1L至200L大小，用于细胞培养基制备和转移。

▼ ATMI Single Use Bioreactor Bags：200L至2000L 3D生物反应袋，用于大规模生物反应。

▼ PureFlex  3D生物反应袋：3L至25000L，用于商业生产规模的生物加工。

BioShieldTM系列产品：小体积生物样本袋和生物废物容器

AramusTM2D一次性使用袋：由高级、伽马稳定的含氟聚合物制成，具有高纯度、更好兼容性和更高安全性的特点。

创新的单层技术不含固化剂、抗氧化剂、增塑剂或粘合剂，大大降低了工艺流体污染的可能性。可承受较宽的工作温度范围（-196°至121°C（-321°至250°F）或更低），在此条件下不会对薄膜性能产生负面影响，使得其在冷冻环境中极其耐用。

默克（Merck Millipore）

默克是知名的生命科学行业的供应商。该公司成立于1668年，最初是德国达姆施塔特的一家家族药房，现已发展成为一家跨国药品和化学公司。

Merck Millipore是默克公司的子公司，成立于1954年。Millipore”指的是他们微孔膜产品中的无数微小开口。

1999年，Millipore Corporation推出了首款商业化的一次性使用生物反应袋Mobius®，这是行业内最早的一次性使用生物反应袋产品之一。

Merck Millipore Mobius 一次性使用袋

▼ 采用PureFlex 或PureFlex  Plus一次性使用膜，该膜材具有高强度、高热封强度和抗脆性，是目前市场上最广泛使用的膜材料之一。具有专利的可实现安全可靠无菌截断的 NovaSeal ™密封技术。

▼ Mobius  2D枕式一次性使用袋子，广泛应用于生物制药工艺，如无菌溶液的配方、取样和储存。体积从50毫升到50升不等。

▼ 组件带有悬挂和支撑杆，易于悬挂使用，每根管路上都带有弹簧截流夹。

▼ Mobius  3D桶装组件，体积从50L到200L不等，用于储存和处理无菌液体或缓冲液。

▼ Mobius  3D可折叠式子支撑桶，体积从100L到1000L不等。

赛默飞（ThermoFisher）

ThermoFisher是一家美国科学仪器、试剂和消耗品制造商，也是医疗保健、生命科学和相关行业的服务供应商。该公司是2006年Thermo Electron(分析仪器供应商)和Fisher Scientific(实验室供应和生物技术公司)合并的结果。

ThermoFisher为生物制药行业提供一次性使用容器，避免了重复使用容器在使用后所需的清洁步骤，并减少交叉污染风险。

LabtainerTM一次性使用袋

具有高强度、高热封强度、广泛的化学耐受性和生物相容性特点，容量从50毫升到50升不等，提供多种标准配置可满足大多数应用需求。袋子由CX5-14薄膜或Aegis 5-14 薄膜制成。主要应用领域包括：

▼ 从生物反应器和发酵器收获、供料和采集样品。

▼ 准备和储存缓冲液、培养基和工艺溶液。

▼ 色谱供料和分馏收集。

▼ 药物产品和药物前体的收获、储存和运输。

思拓凡（Cytiva）

Cytiva是Danaher公司于2020年收购GE Healthcare Life Sciences生物制药业务后新的名称。该公司总部设在马萨诸塞州，在全球各地都有分支机构。

产品涵盖广泛的领域，从生物加工到基因组学再到细胞和基因处理。除一般的实验室供应品之外，还为行业提供过滤器和其他重要的一次性使用组件。

为满足多种生物制品复杂的生物加工性质，Cytiva开发了Fortem高性能膜。

随着一次性使用容器在整个生物制药开发和生产过程中越来越受欢迎，对于耐受最严格的抗弯曲疲劳度、焊接性和耐磨损性测试的可靠材料的需求也在增加，Fortem薄膜是根据最新行业指导和测试程序，为生物加工行业从头开始设计的，具有增强的材料性能，可提供用于摇摆生物反应器应用的机械强度。

CellbagTM生物反应袋系列产品于20世纪90年代初推出，是Cytiva率先开发的生物反应袋产品之一， 系列产品使用寿命最长可达5年(存储于室温状态下)，在使用期限内可反复使用，具有较高的成本效益。

CellbagTM生物反应容器可维持液体储存和运输期间的pH稳定性，同时为细胞培养应用提供受控环境。具有灵活和多功能的特点，有不同的形状和大小。

艾万拓（Avantor）

Avantor成立于1904年，总部位于宾夕法尼亚州，是生物制药和医疗保健行业的主要全球供应商。Avantor提供开放架构的一次性使用产品，与许多平台和技术兼容。

收购了RIM Bio旗下VWR品牌，提供优质的一次性使用生物反应袋产品，采用FlexFilm高性能膜，以满足生物制药研发和生产过程中转移和储存产品的需求。

提供的标准2D袋组件的体积范围为50毫升至50升。2D袋组件设计为悬挂式，便于使用并可完全回收流体。

标准3D袋室是顶部端口，便于在各种容器配置中使用，体积范围为100、200和500升，定制3D袋室容积高达3000升。

圣戈班（Saint-Gobain）

如其名字所示，Saint-Gobain是一家法国跨国公司，1665年在巴黎成立。有趣的是，这家公司最初是一家镜子制造商，现在生产各种建筑材料、高性能材料和其他材料， 旗下Saint-Gobain Life Sciences品牌专注于为生命科学和生物制药行业提供关键产品和服务。

20世纪90年代初，Saint-Gobain Life Sciences首先推出了一次性使用生物反应袋产品，容量从50毫升到3000升不等，以满足新兴的细胞培养和生物加工市场的需求，采用Saint-Gobain Norprene 和Saint-Gobain Tygon高性能塑料制成，具有出色的生物相容性、化学耐受性和物理性能。

戈尔（Gore）

Gore于60多年前在特拉华州成立，公司最初服务于电子产品市场。1969年，公司创始人的儿子Bob Gore发现了一种多功能的新聚合物，即聚四氟乙烯或PTFE。这一发现使企业进入许多新的应用领域，包括医疗、制药、生物技术、石油和天然气甚至航空航天等行业。

20世纪90年代，随着一次性使用技术在生物制药领域的兴起，Gore研发推出了GORE  STA-PURETM一次性使用生物反应袋，这是Gore首款商业化的一次性使用袋产品。

GORE® STA-PURETM一次性使用袋：灵活的冷冻容器

采用Gore独有的扩展的PTFE(ePTFE)膜材和热塑性塑料膜材制作。ePTFE膜材既具有PTFE的超高化学稳定性和生物相容性，又具有更高的柔韧性和热封性。两种膜材的组合使得产品获得卓越的适用性，表现为高纯度、良好生物相容性、低水平可提取物。

袋子的容量从50毫升到12升不等，可与各种一次性使用平台兼容。

可用于在-86°C (-123°F)下冷冻后存储和运输大体积药物。该容器由极其耐用的材料制成，可以耐受极端温度，而不会在低温下变脆弱和易碎。

该专利材料具有以下优点：

▼ 冷冻温度下的强度和耐用性。

▼ 在冲击和弯折循环后保持完整性。

▼ 多次冻融循环后保持完整性。

一次性使用壳体（Shell）系统

是近年来应用于生物制药领域的新技术产品。它通过在优质耐用的生物反应袋内预装填或装配生物反应器、过滤系统、连接系统等元件，形成一个功能完备的一次性使用生物加工单元(包括生物反应袋)，为生物反应过程提供一站式解决方案，大大简化了生物反应系统的搭建和清洁过程。

一次性使用壳体系统的主要特点：

▼ 预装填生物反应器、过滤系统、连接系统等，实现“打开即用”;

▼ 使用高性能生物反应袋作为外壳，保证系统的完整性和中性;

▼ 不同生物反应器、过滤器等可按客户工艺灵活组装，定制化程度高;

▼ 一次性使用，避免交叉污染，大幅简化清洁和灭菌过程;

▼ 体积小、灵活移动，减小生产地点占用面积，降低搭建难度;

▼ 可用于中试、生产规模工艺，缩短上市时间，提高生产效率。

一次性使用壳体系统广泛应用于以下生物制药工艺：

▼ 细胞培养工艺：如疫苗、CAR-T细胞疗法等;

▼ 单克隆抗体和蛋白质药物生产;

▼ 毒素和疫苗的纯化、去杂和灭活工艺等。

xqliu

学习了，谢谢提供分享。

jscjyy

谢谢分享。