在生命科學研究、生物制藥、細胞治療、外泌體研究等領域，生物樣品純化是貫穿實驗研發(fā)、中試放大到工業(yè)化生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)。蛋白質(zhì)、抗體、核酸、胞外體（外泌體）、重組蛋白等生物大分子與活性物質(zhì)，對分離環(huán)境、過濾效率、樣品活性、產(chǎn)品回收率都有著要求。從最初的普通過濾、離心分離、死端過濾，再到如今的切向流過濾（TFF），生物過濾技術歷經(jīng)數(shù)代更迭。當下，切向流過濾技術憑借不易堵膜、可同步濃縮滲濾、線性放大、操作便捷、樣品回收率高等核心優(yōu)勢，逐步取代傳統(tǒng)過濾方式，成為科研機構(gòu)、藥企、生物技術企業(yè)處理生物樣品的方案。

       生物樣品純化的本質(zhì)，是利用粒徑、分子量、密度等差異，將目標活性物質(zhì)與細胞碎片、雜質(zhì)、緩沖液、多余溶劑等進行分離。百余年來，生物過濾技術先后經(jīng)歷自然過濾、離心分離、死端過濾三大主流階段，每一種技術在特定時代發(fā)揮了作用，但隨著生物產(chǎn)業(yè)精細化發(fā)展，其固有缺陷不斷被放大，逐漸無法滿足生物樣品的處理要求。

（一）自然過濾與濾紙濾膜垂直過濾，粗放式處理的局限

        最早的生物樣品純化，依托自然重力過濾完成，以定性濾紙、普通微孔濾膜為核心介質(zhì)，依靠液體自重穿透濾材實現(xiàn)固液分離。這種方式結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，僅適用于粗提液、大顆粒雜質(zhì)的簡單澄清，也是早期生物實驗室最基礎的過濾手段。

該技術的短板十分突出：第一，過濾效率極低，處理樣品耗時久，大體積樣品幾乎無法處理；第二，無法截留蛋白質(zhì)、核酸、外泌體等大分子，僅能去除肉眼可見的細胞團、殘渣；第三，樣品活性易受損，對于抗體、胞外體這類高活性樣品極不友好。

       隨著生物化學學科發(fā)展，人們開始使用加壓式垂直過濾，這也是傳統(tǒng)生物實驗室沿用多年的主流過濾模式。在壓力驅(qū)動下，小分子、溶劑穿過濾膜，大分子、顆粒雜質(zhì)被截留在濾膜上游表面。相比重力過濾，加壓死端過濾提升了過濾速度與分離精度，可實現(xiàn)基礎的除菌、除雜、澄清，一度成為生物樣品預處理的標配。

        但在長期應用中，死端過濾的結(jié)構(gòu)性缺陷暴露，也成為制約生物樣品純化的最大障礙：

1.濾膜極易堵塞，耗材成本居高不下。生物樣品中含有的蛋白質(zhì)聚集體、細胞碎片、膠體顆粒會持續(xù)堆積在濾膜表面，快速形成致密的濾餅層，堵塞膜孔。尤其處理高濃度蛋白、細胞上清液、外泌體原液時，數(shù)分鐘就會出現(xiàn)堵膜現(xiàn)象。

2.無法實現(xiàn)濃縮與滲濾一體化。死端過濾僅能完成單純的除雜澄清，若要對樣品濃縮、脫鹽、置換緩沖液，必須分步操作，多次轉(zhuǎn)移樣品。

3.工藝無法放大，僅局限于微量實驗，數(shù)無法平移至中試、量產(chǎn)階段，生物制藥、規(guī)模化外泌體制備等場景無法適配。

4.濃差極化嚴重，樣品回收率低。濾膜表面截留的大分子不斷富集，阻礙小分子滲透，部分活性物質(zhì)會吸附在濾膜表面，造成不可逆損失，蛋白、抗體回收率普遍偏低。

（二）離心分離，高損耗、低效率的妥協(xié)方案

       為解決死端過濾堵膜問題，離心分離技術應運而生，利用物質(zhì)密度差異實現(xiàn)細胞、碎片、大分子與液相的分離，廣泛應用于細胞沉淀、菌體收集、粗蛋白分離等場景。離心無需濾膜，規(guī)避了膜堵塞問題，在細胞生物學領域有著不可替代的作用。

        但離心技術同樣存在無法突破的短板，注定無法成為完整的純化方案：

1.分離維度單一。離心僅依靠密度分層，無法按照分子量精準分離生物大分子。

2.無法完成脫鹽、緩沖液置換。離心只能實現(xiàn)固液分離，樣品脫鹽、去除有機溶劑、更換緩沖液等關鍵工序仍需要后續(xù)過濾配合，工藝流程繁瑣冗長。

3.樣品損耗大、活性易破壞。高速離心產(chǎn)生的剪切力、長時間低溫靜置，會導致柔性蛋白、胞外體結(jié)構(gòu)破損、活性喪失；多次離心、重懸操作，也會造成大量目標產(chǎn)物流失，對于稀缺樣品極不友好。同時，離心處理大體積樣品時，批次處理量受限，工作效率低下。

4.離心設備占地大、噪音高，批量處理時人工操作強度大，且離心參數(shù)同樣難以線性放大，銜接工業(yè)化生產(chǎn)難度極大。

（三）技術困局和突破

       目前生物制藥、基因治療、外泌體研究、合成生物學等產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，市場對生物樣品純化提出了高精度、高回收率、連續(xù)化、可放大、低損耗、低成本六大核心要求。傳統(tǒng)重力過濾、死端過濾、離心分離均存在明顯短板：要么堵膜頻繁、耗材昂貴，要么純化精度不足、樣品損耗大，要么工藝流程碎片化、無法規(guī)模化生產(chǎn)。

        在這樣的行業(yè)背景下，切向流過濾憑借性的流體設計與分離原理，打破了傳統(tǒng)過濾的技術壁壘，成為生物純化領域的第三代核心技術，也推動整個生物分離行業(yè)邁入全新階段。切向流過濾改變傳統(tǒng)過濾，液體向下的流體走向，樣品液流平行于濾膜表面持續(xù)循環(huán)流動，在系統(tǒng)壓力作用下，僅部分溶劑、小分子雜質(zhì)垂直穿過濾膜被截留分離，蛋白質(zhì)、抗體、外泌體等目標大分子則隨主流液體持續(xù)循環(huán)，不斷沖刷濾膜表面。該方式對于純化過濾主要有如下意義：

1.解決膜堵塞難題，延長濾膜壽命

膜堵塞是傳統(tǒng)過濾的痛點，切向流過濾依靠循環(huán)液流持續(xù)沖刷膜面，雜質(zhì)無法形成致密濾餅層，濾膜使用周期大幅延長，這也是其主要價值體現(xiàn)。

2.濃縮、滲濾、分離純化三位一體，簡化工藝流程

傳統(tǒng)技術需要分設備、分步驟完成濃縮、除雜、脫鹽、緩沖液置換等工序，樣品多次轉(zhuǎn)移，損耗與污染風險同步增加。而標準 切向流系統(tǒng)可單機同步實現(xiàn)濃縮與滲濾兩大核心功能，一套設備完成從樣品富集、雜質(zhì)去除、脫鹽到緩沖液置換的全流程操作，無需轉(zhuǎn)移樣品，大幅縮短處理時長，降低人為誤差與交叉污染概率，適配活性生物樣品的處理要求。如Tanfil 100 切向流過濾系統(tǒng)采用整機一體化集成設計，將蠕動泵、500 mL PES 儲液瓶、高精度壓力表、電磁攪拌器、全套專用管線等核心配件整合為一體，出廠完成校準，用戶僅需插接管路、裝入樣品即可啟動設備，真正實現(xiàn) “插好管、裝完料，立刻啟用"，人員也可快速上手，大幅降低設備使用門檻與前期調(diào)試時間。

3.工藝線性可放大，打通實驗室到量產(chǎn)的全鏈路

生物制藥、規(guī)模化細胞治療等產(chǎn)業(yè)，最核心的需求是 “小試參數(shù)可直接應用于量產(chǎn)"。傳統(tǒng)過濾、離心的工藝參數(shù)受設備體積、壓力、流速影響極大，放大過程需要反復摸索，研發(fā)周期漫長。而切向流過濾具備線性放大特性，實驗室階段優(yōu)化的流速、壓力、濃縮倍數(shù)等參數(shù)，可無縫遷移至中試、工業(yè)化生產(chǎn)設備，大幅縮短工藝開發(fā)周期，加速科研成果產(chǎn)業(yè)化落地，這也是生物藥企大規(guī)模普及 TFF 的核心原因之一。

4.樣品回收率高，保護生物活性

TFF 系統(tǒng)采用低壓驅(qū)動、溫和循環(huán)模式，無高速剪切力，不會破壞蛋白質(zhì)、抗體、外泌體、核酸等脆弱生物大分子的空間結(jié)構(gòu)，保障樣品生物活性。同時，動態(tài)循環(huán)模式減少了目標物質(zhì)在濾膜表面的吸附，樣品回收率遠高于死端過濾與離心，對于珍貴的臨床樣本、自研重組蛋白、外泌體樣本，價值尤為突出。比如Tanfil 100 切向流過濾系統(tǒng)的最小工作體積僅 7 mL也可以過濾，針對微量珍貴樣品（如臨床外泌體樣本、微量抗體原液）均可正常處理。

5.適配多品類生物樣品，通用性強

依托不同截留分子量（MWCO）的濾膜卡匣，TFF 技術可覆蓋蛋白質(zhì)、勝肽、核酸、胞外體（外泌體）、抗體、重組蛋白、細胞碎片等幾乎所有主流生物樣品的分離純化，同時可完成去鹽、溶劑去除、緩沖液置換等細分工序，如Tanfil 100可以適配截留分子量膜卡匣范圍覆蓋1K~1000K（1KD 至 1000KD），從小分子勝肽、寡核酸，到大分子蛋白、抗體、外泌體，均可挑選對應規(guī)格膜卡匣，實現(xiàn)精準分離、分級純化。還可以適配中空纖維膜，包含 5 nm、150 nm、50±10 nm 等規(guī)格，專門針對胞外體（EVs / 外泌體） 的分離、純化與濃縮優(yōu)化，是外泌體基礎研究、載藥研發(fā)、液體活檢領域的專用解決方案，針對性解決外泌體粒徑小、易損耗、純化難度大的行業(yè)痛點。一臺設備即可滿足實驗室多場景實驗需求，設備利用率大幅提升。