生物制藥中的過濾可以根據其目的、原理、工藝階段和膜孔徑等多個維度進行分類。下面是一個系統性的梳理：

一、 按工藝階段和主要目的分類

這是最常用且最實用的分類方式，因為它直接對應生產流程。

1. 上游過濾

主要用于細胞培養前的液體準備，確保進入生物反應器的物料無菌無雜質。

培養基除菌過濾：在培養基進入生物反應器前，使用0.22 μm或0.1 μm的除菌級濾器進行過濾，去除細菌和顆粒物，防止污染。

緩沖液及添加劑除菌過濾：各種補料、pH調節液等也需要進行除菌過濾。

氣體過濾：為生物反應器提供無菌空氣或氧氣，通常使用疏水性濾膜（如PTFE）來過濾進入和排出的氣體，防止污染和氣溶膠逃逸。

2. 下游純化過濾

下游工藝復雜，過濾目的多樣，可分為多個子類：

A. 澄清過濾 / 深層過濾

目的：在收獲細胞培養液后，第一步就是去除細胞、細胞碎片和大顆粒雜質，為后續層析等精密純化步驟做準備。

技術特點：

深層過濾器：依賴纖維基質（如纖維素、硅藻土）的深度、曲折路徑通過吸附和機械截留來捕獲雜質，載污能力很強。

微濾：使用孔徑稍大（0.1 - 1.0 μm）的微濾膜，主要依靠篩分原理去除顆粒。常與深層過濾聯用，作為精純步驟。

典型應用：單克隆抗體生產中的收獲料液澄清。

B. 除菌過濾

目的：在最終制劑灌裝前，去除液體藥品中的所有微生物（細菌、真菌等），是保證產品無菌的關鍵步驟。這是GMP法規要求的核心步驟。

技術特點：

使用0.22 μm（或更小如0.1 μm） 的除菌級濾膜。

必須進行完整性測試（如起泡點、擴散流、壓力保持測試），以驗證過濾后濾膜的完整性和過濾過程的有效性。

通常采用冗余過濾（一主一備兩個濾器串聯），增加安全性。

典型應用：層析純化后的中間品、最終濃縮液、制劑緩沖液和最終產品的除菌過濾。

C. 病毒去除過濾

目的：專門用于去除或滅活可能存在的病毒，是生物制品（尤其是用哺乳動物細胞表達的產品）安全性保證的重中之重。

技術特點：

使用納米級孔徑（通常約20 nm） 的濾膜，其孔徑遠小于病毒顆粒（通常50-100 nm）。

基于尺寸排阻的原理，允許目標蛋白分子（如單抗，~10 nm）通過，而截留病毒。

同樣必須進行嚴格的完整性測試來驗證其病毒去除能力。

典型應用：在下游純化工藝中，通常作為一步 dedicated 的病毒清除步驟（例如在層析步驟之后）。

D. 超濾/滲濾

目的：分離和純化基于分子大小，主要用于：

濃縮：去除水分和小分子溶劑，提高目標蛋白的濃度。

緩沖液置換/透析：去除原來的緩沖鹽，置換為新的制劑緩沖液，為最終制劑做準備。

技術特點：

使用超濾膜，其孔徑以分子量截留值表示（如 10 kDa, 30 kDa, 50 kDa）。

目標蛋白的分子量應大于MWCO的2-3倍以確保被有效截留，而鹽和小分子雜質則透過膜被去除。

典型應用：層析峰收集液的濃縮、制劑前的緩沖液置換。

二、 按過濾膜孔徑和分離原理分類

三、 按過濾系統形式分類

（1）兼容性：濾膜材料（PES, PVDF, Nylon, RC）必須與料液的pH、溶劑、溫度等化學兼容，且對目標蛋白吸附性低。
（2）載污能力：過濾器能處理多少料液而不發生堵塞，這直接影響成本和時間。

（3）效率：能否穩定、可靠地截留目標雜質（如細菌、病毒）。
（4）法規符合性：尤其是除菌和病毒過濾，必須使用有驗證文件（可提取物/浸出物、細菌挑戰測試、病毒驗證報告）的除菌級或病毒清除級濾器。

（5）規模：從小試的針頭式濾器到生產線的多平方 meter 的大型不銹鋼套筒濾器。

總結：

生物制藥的過濾是一個精心設計和嚴格控制的體系。從上游的預防污染，到下游的澄清（除雜質）-> 純化（層析）-> 濃縮/換液（超濾）-> 去病毒（病毒過濾）-> 除菌（最終保障），每一步過濾都扮演著不可或缺的角色，共同確保了最終生物藥品的純度、效力和安全性。