应用背景

2003年，Marcel Raedts成立了PROXCYS公司。此后不到20年间，该公司生产了大量用于纯化各类生物制品（例如，血浆、细胞培养物或细菌发酵产品）的高性能低压径向流色谱（HP-RFC）柱和系统，成为了一家领先的国际供应商。

径向流动色谱和传统色谱柱略有不同。传统柱的流向是从顶部到底部，RFC分离原理与此相同，但柱型设计不同。RFC的流向不是从顶部到底部，而是从柱的外部到内部。PROXCYS把柱子放在了一边，缩小了产品的占地面积。

传统柱的市场份额虽大，但也存在一定弊端。HP-RFC技术问世近12年，常用于人血浆产品，尤其在细胞培养物/发酵-生物制药领域，新预填充的SUPR RFC柱越来越受欢迎。另外，在功能性食品市场，它经济高效的优势也逐渐为人所知。

项目挑战

色谱法

生物工艺中分离混合物中组分的标准纯化步骤。这项技术能从混合物的其他分子和杂质中分离出生物药物或靶分子，然后加以纯化。纯化在色谱柱中进行，常用工具是一个装满50-100μm的小色谱珠（也称为树脂或吸附剂，固定在柱中）的圆筒容器。纯化时，产品和杂质的混合物（称为移动相）会进入柱中，穿过树脂（固定相）。靶分子和色谱珠子之间发生选择性结合（吸附）后会分离出来，电导率、PH值、盐类型和其他运行条件都会影响这一过程。

传统方案的弊端

传统的色谱柱设计为“轴向”。在此步骤中，色谱介质填充在很平、很宽的饼样筒中，液流从顶部流向底部，或从底部流向顶部。如果我们的目的是提高色谱柱的生产能力（规模化），由于柱的高度增加后，系统内的背压也会增加，因此这套方案不太可行。

所以，要想提高生产能力，只能增大柱子的直径。这样一来，系统的柱床既短又宽，空间占用率高，整体重量偏重，导致持续制造高通量的填充床的难度增加。因此，在轴向色谱柱中，为了降低轴向柱的直径，填充床通常应高于规定高度，但这种方案的弊端是：流量降低，运行压力增加。

RFC

早在20世纪50年代，RFC就已经研制成功。它的流量较高，压降较低，系统重量和占地面积仅为轴向流动柱的四分之一。如前所述，与液流垂直流经色谱介质的轴向流动系统不同，RFC中的介质包裹在中间的柱子上，液流以正压水平流过。RFC能将轴向系统的卧式床折叠进垂直柱子，并将流向从垂直变更为水平。它继承了老式产品的纯化和分馏功能，但系统的占地面积更小，重量更轻。

因此，在HP-RFC色谱柱中，液流通过的管中填充了适用的色谱介质（通常是某些高价值树脂），性能出众。

泵式填充

合适的柱填料会直接影响色谱柱的性能，填充良好的柱能高效分离和捕获预期产品。因此，树脂填充得越好，分离效果就越好，目标蛋白的表达效果也会越好。不过，色谱柱实际填充起来并不容易。

如果传统柱的直径比床高出8至10英寸，填充难度就不小了。而HP-RFC可以轻松胜任30英寸以上高度差的填充任务，也就是说，床的高度可以降低（低压），柱的体积也可以放大。

此外，HP-RFC色谱柱始终采用泵式填充，这有利于系统自动化，只要有合适的设备，即使色谱柱格式特殊，填充起来也会十分轻松。

各种树脂珠子的特点也不同。有些树脂很脆，需要轻拿轻放，而有些则很硬，可以用力移动。但是，参数已知或者优化后，HP-RFC填充即可重复操作，方便可靠。

解决方案

向HP-RFC柱中填充树脂时，应选择合适的泵送技术。在过去的几十年，PROXCYS将Quattroflow™四柱塞隔膜泵技术运用至其专有的装柱系统中。

Quattroflow泵非常精确，调节比大，设计紧凑，可与小型系统轻松集成。泵送时不会产生泡沫，动作“迅速但柔和”，泵送剪切敏感的树脂珠子时不会损坏产品。能完全胜任柔和泵送产品的任务，虽然流速高，但很容易控制。

可干转

自吸

低剪切

线性调节

设计紧凑

出色的干/湿吸升性能

换言之，Quattroflow具备RFC柱填充所需的所有特点。

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目前，Quattroflow泵有8种型号，分别为QF30、QF150、QF1200、QF2500、QF4400、QF5050、QF10K和QF20K，流速从0.017 L/min（0.004 gpm）到267 L/min（70.5 gpm）不等，PROXCYS兼容所有型号的泵。

应用效果

PROXCYS的技术销售工程师Groenewegen说：“Quattroflow全系列的泵我们都在用。实验室空间较为狭小，在这类区域中，我们在系统中集成了QF150泵，用以装柱；当场景从实验室搬到生产环境中后，我们就会使用QF1200和QF4400，它们更适合较大的系统；而当占地面积有限时，我们则会选择QF5050。我们在最大的系统中使用了QF20K，此外，新成员QF10K也很适合大柱子系统。

PROXCYS曾经测试过另一家供应商的泵，不过那种双隔膜泵没能达到要求。还没运行几分钟，树脂珠就卡在了泵膜之间，泵就停下来了。”

小结

近几年，生物工艺市场对配有可替换泵头的泵的需求量不断上升，Quattroflow生产的一次性泵受到市场青睐。

很多设备制造商都计划使用一次性接液泵腔，替代长久使用的不锈钢泵，不锈钢泵每次生产后都需要做清洁认证。

一次性泵腔的处理较为简便，无需清洁验证和灭菌，产品无交叉污染风险，可节省时间和费用。多个产品的设施是一次性泵的典型应用领域（如工艺开发、临床样品的生产、代工），有助于提高操作效率。