生物制剂在临床治疗和商业上的成功，推动了全球对生物产能的巨大需求。生物制剂上游产能已经得到显著提升，但同时也给下游去杂和纯化过程造成障碍，开发高通量去杂和纯化技术成为新的瓶颈。
细胞培养环境的多样性使得制品中的杂质复杂多样，痕量的杂质残留都会在人体产生严重的免疫反应，因此必须使制品所含杂质的成分和浓度控制在制品的质量要求之下。制品中的杂质主要由两部分组成，一种与制品本身相关，另一种由生产过程中带入。与制品相关的杂质包含制品组分的多聚体、降解产物、错误翻译产物等；生产过程中带入的杂质包括残留的细胞组分、添加剂、培养基等。其中宿主细胞蛋白质（HCPs）和核酸（DNA）是最主要的杂质。
杂质去除始于制品纯化的初始阶段，以减轻下游纯化的负担，也有利于保护下游纯化设备、提高纯化效率。所使用去杂技术的的适用性、去杂效率、运行成本等都需要纳入考虑范畴。本文主要介绍三种去杂技术：沉淀、絮凝和深层过滤。
沉淀技术长期用于血浆蛋白纯化、抗体分离和富集，通过降低目标组分的溶解度实现。沉淀极大浓缩产物，实现溶剂置换。改变培养液pH、电导率和加入沉淀剂等可选择性地改变沉淀对象。
改变细胞培养液pH，尤以使培养液pH低于杂质等电点，可有效地去除HCPs和DNA。
沉淀剂是一类低溶解度物质。沉淀剂破坏胶体的平衡状态，触发沉淀。降低培养液pH与沉淀剂共同作用，低pH条件进一步降低沉淀剂的溶解度从而引起共沉淀。
辛酸及其钠盐用于沉淀血浆、血清和腹水蛋白质。酸性条件下，酸性蛋白质（如HCPs）被沉淀，偏碱性的抗体保持溶解状态。有研究发现，辛酸对抗体的纯化效果优于抗体片段（FC片段），可能由于抗体的疏水基团包裹于内。辛酸破坏包膜病毒的脂质层，使病毒失活，但对非包膜病毒效果不明显。
有机溶剂通过分步沉淀达到纯化混合蛋白质的目的。但高浓度的有机溶剂引起蛋白质变性，其疏水基作用产生的高温同样使蛋白质变性。应用冷冻乙醇沉淀有效地弥补这一缺陷，并且与CaCl2连续使用，纯化效果与层析效果相当。
聚乙二醇（PEG）作为一种极性非离子沉淀剂，具有成本低的优势，但不具备选择性。PEG的聚合度和浓度通过空间排阻的作用影响沉淀蛋白的大小，但PEG去除分子量小于抗体的HCPs主要是疏水作用的结果。PEG的沉淀作用同样存在产品纯度与收率之间的矛盾。
双水相体系（ATPS）是一种非变性、非降解的沉淀技术。体系的组成决定了蛋白质在两相中的分布，目的蛋白与杂质蛋白在ATPS中分处两相。盐浓度、沉淀级数、两相所占体积比都影响产品收率。提高体系盐浓度可提高产品收率，但使用一步法在工艺放大过程中会缩短仪器的使用寿命并引起目标蛋白质的沉淀，使用两步法不但克服了一步法的缺陷，还可以整合下游纯化过程。
沉淀技术简单高效，应用过程中需要考虑各个参数对目的蛋白质纯度和收率的影响，并且在工艺放大过程中还需考虑温度和混合速度的影响。
亲和沉淀用于重组融合蛋白的纯化。由于添加了标签蛋白，高昂的成本使其目前难以应用于生产。相可逆弹性蛋白质（ELPs）标签受热发生相分离从而产生沉淀。复合物经酶处理使目的蛋白质脱去标签，再降低pH以达到分离目的。
絮凝技术通过絮凝剂选择性絮凝目的蛋白质。根据絮凝剂所带电荷不同分为阳离子絮凝剂、阴离子絮凝剂、多离子絮凝剂。
阳离子絮凝剂通过与带负电荷的杂质蛋白质结合，形成不稳定絮状物。
阴离子絮凝剂通过静电作用、氢键、疏水作用等与蛋白质相互作用，通过调节pH、离子强度产生相分离。应用中应避免剧烈的作用，以避免蛋白质变性。
多离子絮凝剂应用最为广泛。
沉淀剂和絮凝剂使用中应评估其可能产生的细胞毒性。生物制品不同的给药途径产生不同的毒性，静脉注射可能引起溶血，皮下注射可能引起局部反应等。生产中应选用高效低残留的沉淀剂或絮凝剂，以在制品纯化的下游阶段通过吸附、过滤、离子交换等方法去除。
深层过滤技术起初用于过滤发酵液，以提高下游无菌过滤效率，保护层析介质和病毒滤器。深滤技术已发展至超滤并有取代离心的趋势。深滤不仅可以出去不溶性杂质，还可以通过分子间相互作用，如静电作用、疏水基团、氢键、分子筛等去除可溶性杂质。
深滤器由三部分组成：多层纤维、助滤器和正电胶。深滤包含多层孔径不同的过滤带，主要包含预过滤带、主过滤带、抛光过滤带。过滤路径曲折复杂，可有效防止阻塞。
阳离子深滤用于去除病毒。主要通过机械捕获和静电吸附截留病毒。
杂质去除技术受到多种因素影响，但其成功应用源于质量设计。尽管沉淀剂和絮凝剂可以去除制品中的杂质，但其本身于制品也是一种杂质，需要控制其在制品中的残留。使用光度法和酶法检测沉淀剂和絮凝剂含量时，由于两者的分子结构和聚合度，给检测造成困难，因此需要特别关注由于缺少检测手段而隐藏的安全风险。另外，纯化过程中上游使用的技术可能给下游的技术带来影响，尤其带电荷的絮凝剂会对下游离子交换产生严重影响。因此各种技术的应用策略需要予以考虑。
参考文献：
Singh N, Arunkumar A, Chollangi S, Tan ZG, Borys M, Li ZJ.Clarification technologies for monoclonal antibody manufacturing processes: Current state and future perspectives.Biotechnol Bioeng. 2016 Apr;113(4):698-716.
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