上篇知識課堂中我們提到：在挑戰(zhàn)實驗中的表現(xiàn)，才是對氣體過濾器最好的界定。截留能力以及截留效率，是選擇除菌過濾器時需要考慮的眾多重要因素中較為關鍵的一項。除此之外還包括：物理耐用性、對過濾工藝條件的兼容性以及總體經濟性。

選擇標準的相對重要性很大程度上取決于過濾器的實際應用，將過濾器性能與實際應用相結合后，就多數(shù)情況而言，需考慮以下幾種特性：截留能力、完整性測試、過濾速度及通量、結構材料。

1截留能力

在制藥行業(yè)內，疏水過濾器應用于很多工藝過程中。對一些更關鍵的過濾工藝要求十分嚴格，然而，對另一些工藝來說，如此嚴格的要求則可能沒有必要?？傮w來看，可以將過濾效率的要求分成以下幾類：

要求最嚴格的應用是指無菌氣體應用，經過濾的氣體直接與無菌藥品或相關設備的關鍵表面直接接觸。這樣的例子包括與無菌灌裝設備相關的壓縮空氣過濾器，無菌產品儲罐的保護性氣體過濾器或呼吸過濾器，凍干機及關鍵滅菌柜破真空的氣體過濾器。為這類關鍵應用所選擇的過濾器應當通過適當?shù)囊后w細菌挑戰(zhàn)試驗來確認，并必須進行適當?shù)奈锢硗暾詸z測，后者應與經液體過濾證明的細菌截留能力相關聯(lián)。

次重要的應用為過濾后氣體不與無菌產品或無菌表面直接接觸。這樣的例子包括許多中間工藝步驟或向發(fā)酵罐通氣的應用。在這些應用中，過濾器應以細菌氣溶膠挑戰(zhàn)試驗進行確認并應進行物理完整性檢測，后者應與氣溶膠截留能力相關聯(lián)。

只用于降低微生物負荷的氣體過濾器的要求更低，因為對這類過濾的期望與對HEPA（高效空氣顆粒物過濾器）相似。通常采用分散的油-氣溶膠來確立這類過濾器的能力即符合要求。

如何將一個給定的應用按以上分類法分類以及采用建議的截留驗證方法，是需要進過仔細考慮的。另有一些情況有額外的或更特殊的要求，例如在一些敏感的發(fā)酵中需控制噬菌體，或關鍵操作中要求對病毒進行截留。許多有關在不同條件下及采用不同類型濾膜截留不同污染物，包括細菌和噬菌體。

2完整性測試

在進行氣體過濾時，采用非破壞性物理測試法來檢測過濾器組件的完整性，以確保其達到所需的截留能力，這可能是十分重要的。我們將會在后面的知識課堂中詳細講解此部分內容。

3過濾速度及通量

一個過濾器在給定壓差下的流速取決于若干因素，這包括濾膜種類及支持材料，濾材的厚度、孔隙率以及孔徑分布、截留特性等。

對于特定類型的過濾器，過濾的流速隨著有效過濾面積的增加而增加，然而，二者未必是線性關系。對一個具體的除菌過濾過程而言，可根據潔凈氣流與壓差來估算所需的過濾面積或所需過濾器的單元數(shù)，通常供應商以曲線或列表的形式提供這類數(shù)據。為實現(xiàn)工藝目標，在計算中需考慮可以承受的過濾器堵塞限度。有必要考慮整個系統(tǒng)的壓力降，包括各種預過濾器、各種管路或除菌過濾器濾殼的進出導管。還應當考慮過濾應用中的各種特性，如高壓泵的速度或在線滅菌的要求。

采用預過濾器后，除菌過濾器的處理量可大大增加。另外，過濾器的有效壽命，即過濾器組件在失去完整性前的有效工作時間，很可能不是由過濾器的堵塞情況決定的，而是可經受的滅菌周期次數(shù)。

4結構材料

除菌過濾膜通常用聚四氟乙烯，聚偏二氟乙稀、聚丙烯或聚乙烯類聚合物制造。除濾膜以外，組配好的過濾器組件，特別是打褶式濾芯，有上游和下游的支撐及排水材料。通常，這些支撐、排水層由疏水聚丙烯無紡介質組成。有些過濾器的內核及O形圈轉接頭用不銹鋼或其它材料加強，以增加濾芯的壽命。結構材料對裝配好的過濾器組件的若干關鍵特性有影響，如耐熱性、化學兼容性、抗氧化性以及機械特性。過濾器的使用者必須對具體過濾應用中所用材料的適用性進行評估。

4.1 疏水性

為了降低過濾組件因水汽在過濾器內積聚而堵塞的風險，特別是積聚在濾膜孔結構內部，結構材料應當為疏水性。疏水性反映了材料表面能量與液體內聚能之間的關系。水通常是參照液體，其表面張力為72達因/厘米。如下圖所示，如果內聚能超過粘附力，水就成“水珠”狀，而不會發(fā)生自然潤濕。

一種物質的疏水性可以用液體發(fā)生自然潤濕的最低表面張力來表示，稱之謂臨界表面張力。臨界表面張力的數(shù)值見下表，在涉及的常見材料中，聚四氟乙烯的疏水性最強，聚丙烯最低。

材料臨界表明張力表

水與親水性及疏水性表明的相互作用

4.2 耐用性

過濾器組件必須能夠經受預期應用中的各種苛刻條件。過濾器供應商通常會提供有關結構材料及過濾器組件能夠耐受的壓差信息，過濾器進入端的總壓及其兩側的壓差的限值通常是是溫度及流向的函數(shù)。使用者必須根據其具體工藝的要求來選擇過濾器，此外，為避免過濾器完整性受損及相關截留能力的下降，應按規(guī)定的限度使用過濾器。當在高溫下過濾氧化性氣體時，特別是在長時期使用后，過濾器會發(fā)生降解，導致完整性方面的問題。此應用中，必須選擇適當?shù)慕Y構材料或根據材料情況調整更換過濾器的頻率。

蒸汽滅菌中，耐用性問題尤其重要。事實上，過濾器某些應用的經濟性取決于一個給定過濾器在完整性不受損條件下能經受滅菌的次數(shù)。過濾器的滅菌問題，我們也會在以后的知識課堂中作詳細討論。

4.3 毒性

確保過濾系統(tǒng)不釋放有毒化合物進入工藝流是至關重要的。盡管液體中的溶出物受到普遍關注，但在沒有溶劑時不可能出現(xiàn)溶出物，因此，該項并非干燥氣體過濾所關注的問題。但是，大多數(shù)過濾器仍然應當而且通常由經標準毒性試驗測試合格的材料建造。這類試驗通常要求將過濾器的組件在各種溶劑中靜置浸泡，此后，將抽提物及塑料組件本身進行動物模型和/或哺乳動物細胞培養(yǎng)試驗評估。進行這樣的試驗來確保濾膜及支持材料對產品的安全性無不良影響。過濾器供應商通常會根據美國藥典（USP）生物活性試驗，提供毒性數(shù)據，該試驗為針對VI級塑料的體內測試。

4.4 氣體/過濾器的兼容性

過濾器與工藝的不兼容的情況與溫度、壓力、氧化或這些因素的各種組合相關。過高的溫度可導致過濾器組件變形，而低溫可導致脆性及破裂。任何一種極端情況均可能導致完整性受損。氧化性氣體，遠在過濾器完整性損壞之前，就有可能使穩(wěn)定性差的支撐部件表面出現(xiàn)降解并脫落粒子，這當然取決于氧化性氣體的溫度、濃度及使用時間（過濾氣體的時間）。

由于易燃性的問題，聚丙烯硬件過濾器不能應用于純氧的過濾。采用全氟聚合物作為結構材料的聚四氟乙烯膜式過濾器可用于純氧的過濾；然而，如果要求過濾后氣體為無菌氣體，使用者還應當確認所使用的過濾器為除菌級的，因為并非所有過濾器都是這個級別的。

綜上所述，絕大多數(shù)需要使用疏水膜式過濾器的應用中，過濾器都應盡可能多地達到下列理想特性：

• 過濾器必須在不利條件下，例如高濕下，也能夠截留微生物
• 過濾器必須有高的熱及機械耐受性，足以在所需條件下長期使用
• 過濾器必須能多次蒸汽滅菌
• 在低壓差條件下，過濾器必須有高的流速
• 濾膜應當為疏水性，以抵抗水阻塞
• 過濾器具有優(yōu)化的結構，以達到長的和可靠的使用壽命
• 過濾器應不脫落纖維
• 過濾器必須能進行與其截留效率相關的完整性檢測
• 過濾器應便于安裝及維護
• 過濾器的結構材料應當適用于預期應用（例如，過濾氧氣）

以上就是關于“氣體過濾器的選擇”相關知識分享，后續(xù)將為大家?guī)砩鲜鰞热葜兴峒暗臍怏w過濾器的完整性檢測、滅菌、以及實際應用示例，敬請期待，感謝大家的持續(xù)追更。