在20世紀(jì)60年代膜過濾器進(jìn)入市場(chǎng),當(dāng)時(shí)認(rèn)為0.45μm級(jí)別的膜為“除菌級(jí)”過濾器。此類薄膜過濾器曾被廣泛用于濾除生物制品和液體藥品中的細(xì)菌、酵母、霉菌和其它非生物顆粒物。
并采用粘質(zhì)沙雷氏菌(Serratia marcescens)作為標(biāo)準(zhǔn)菌株檢查和確認(rèn)過濾器的除菌效果。但是在上世紀(jì)60年代后期,美國(guó)FDA Bowman博士發(fā)現(xiàn)一種從蛋白質(zhì)溶液中分離出來的微
小細(xì)菌當(dāng)其在孔徑為0.45微米濾膜上的挑戰(zhàn)密度達(dá)到10?-10^6個(gè)細(xì)胞/c㎡ 時(shí),會(huì)有細(xì)菌細(xì)胞穿過濾薄。后來該細(xì)菌被命名為缺陷短波單胞菌(Brevundimonas diminuta,,“微小短波
單胞菌”更貼近拉丁文原意)。從此,濾孔更加致密(0.2或0.22微米)的濾膜被應(yīng)用于除菌過濾。微小短波單胞菌(B.diminuta ATCC®19146?)用做檢驗(yàn)除菌級(jí)過濾器的標(biāo)準(zhǔn)菌株
(PDA TR#+26,1998)。最近,一種能透過0.1微米過濾器的細(xì)菌(Leptospira licerasiae)被發(fā)現(xiàn)于Genentech生物科技公司的細(xì)胞培養(yǎng)基中(Chen et al.,+2012),預(yù)示除菌過濾器的
級(jí)別要求可能會(huì)被進(jìn)一步提高,或者要求在工藝中增加其它附加措施(如巴氏消毒、紫外消毒)監(jiān)測(cè)并控制這些微小細(xì)菌。
那為什么會(huì)定義為0.22μm呢?
根據(jù)下面公式可以計(jì)算得到濾膜的標(biāo)稱孔徑:
d = 毛細(xì)管直徑(孔徑)
k = 形狀校正因子,修正通過膜孔和直接通過毛細(xì)管的偏差
σ = 潤(rùn)濕過濾器液體的表面張力
P = 克服表面張力作用,取代膜孔中的水所需的壓力
θ = 液體與毛細(xì)管壁(濾膜)的接觸角
所以除菌濾膜孔徑是多少并不重要,它是一個(gè)功能性定義,根據(jù)ASTM F838-15,用挑戰(zhàn)水平大于等于1×107cfu/cm2有效過濾面積的缺陷短波單胞菌(Brevundimonas diminuta)對(duì)過濾器進(jìn)行挑戰(zhàn),
經(jīng)過適當(dāng)驗(yàn)證,可以穩(wěn)定重現(xiàn)產(chǎn)生無菌濾出液的過濾器。
采用過濾法去除液體中細(xì)菌的最大好處在于該技術(shù)在除菌的同時(shí)能有效地維護(hù)過濾物的物理、化學(xué)和生物學(xué)穩(wěn)定性。采用過濾技術(shù)除菌的最早記錄可追溯到巴斯德時(shí)代(1884年),但直至二次世界
大戰(zhàn)(1942年前后)才開始商業(yè)化生產(chǎn)和使用。除菌過濾技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了從當(dāng)初的瓷質(zhì)濾柱(Porcelain Filter Cartridge),到石棉-纖維夾層(Asbestos -Cellulose Layers),再到現(xiàn)在的薄膜
過濾(Membrane Filters)三個(gè)主要階段(Levy,2001)。