1. 引言

生物制剂，作为源于生物体或通过生物技术手段制备的活性产品，广泛用于疾病预防、诊断、治疗及生命科学研究等领域。近年来，单克隆抗体、细胞因子、疫苗、干细胞制品等生物制剂不断涌现，成为医药产业创新的重要引擎。生物制剂的制备过程通常涉及细胞培养、蛋白表达、上清收集、纯化、浓缩、配制和灌装等多个环节，过程高度复杂且对产品质量要求极为严苛。作为高通量样本分离和沉淀的利器，微孔板离心机因其自动化、标准化和高效特性，在生物制剂研发及生产中发挥着不可替代的作用。本文旨在系统阐述微孔板离心机在生物制剂制备全流程中的作用和技术价值，并展望其未来发展方向。

2. 微孔板离心机基本原理及技术特性

2.1 微孔板离心机的结构与原理

微孔板离心机是一种专用于多孔板（如96孔、384孔等）样品高速分离的实验仪器。其核心结构包括高速旋转的离心腔、多孔样品板承载架、平衡系统和智能控制模块。其基本工作原理是利用高速旋转产生的离心力，将悬浮于液体中的细胞、微粒或生物大分子迅速沉淀或分层，达到高效分离与收集的目的。相比传统单管离心机，微孔板离心机可同时处理上百甚至上千个样品单元，极大提升了分离效率和实验通量。

2.2 主要技术特性

• 高通量处理：单次可处理96/384等多孔样品，适合批量操作和自动化流程。

• 温度与速度精准控制：可根据不同生物材料的特性设定最优离心参数，确保样品活性与结构完整性。

• 自动化与信息化：支持自动装载、数据采集、条码识别、远程监控等智能化功能，便于流程管控和质量追溯。

• 样品兼容性强：适用于细胞、微生物、重组蛋白、核酸、疫苗等多种生物样品。

3. 生物制剂制备流程及关键环节

3.1 典型制备流程

生物制剂的制备流程根据具体产品类别有所差异，但一般包含如下主要步骤：

1. 细胞或微生物培养
   通过发酵罐、细胞工厂等系统进行目标细胞或工程菌大规模培养。

2. 表达与诱导
   利用转基因或诱导机制在细胞或微生物内表达目标蛋白或生物活性产物。

3. 上清收集与初步分离
   通过离心、过滤等手段将细胞/菌体与培养基、上清液分离，为后续提纯做准备。

4. 目标物提取与纯化
   包括沉淀、层析、超滤等多级分离，去除杂质获得高纯度目标产物。

5. 质量检测与配制
   检测纯度、生物活性、无菌等指标，配制成最终制剂。

6. 灌装与封装
   进行无菌操作下的定量灌装、包装，完成产品生产。

在以上流程中，微孔板离心机在样品分离、沉淀、洗涤和纯化等多个关键环节都发挥着举足轻重的作用。

4. 微孔板离心机在各环节中的核心作用

4.1 细胞沉淀与收集

在细胞培养结束后，需要将目标细胞或微生物与培养基分离，获取细胞沉淀用于后续提取。微孔板离心机能够在短时间内高效沉降大量样品单元，确保细胞活性不受损，极大提升实验效率，尤其在高通量药物筛选、抗体发现等领域应用广泛。

4.2 上清收集与蛋白提取

离心后可通过微孔板自动分液功能，将上清液分装用于下游蛋白提取和分析。多孔板操作模式便于标准化，降低样品交叉污染风险，同时支持不同样品条件下的并行操作，提升实验的可重复性和批量一致性。

4.3 细胞裂解产物的分离纯化

在细胞或微生物裂解、重组蛋白表达后，需从裂解液中分离目标产物。微孔板离心机可有效分离不溶性杂质和细胞碎片，为后续的层析纯化提供澄清的上清或浓缩物。高通量离心技术还能加速工艺开发中的工艺参数筛选和优化。

4.4 样品洗涤与缓冲液更换

在制备抗体、疫苗或重组蛋白等生物制剂时，常需多次洗涤和缓冲液更换，以去除残留杂质和反应副产物。微孔板离心机配合自动化移液工作站，可实现快速、标准化的样品洗涤，大幅度减少人工操作误差和劳动强度。

4.5 纯化过程中的分级分离

在层析等纯化工艺之后，离心操作有助于实现不同分子质量、结构或电荷的生物制剂分级分离，提高目标产物的纯度和收率。同时，微孔板离心机还能应用于纳米粒、脂质体、病毒载体等复杂体系的快速分离，保障高纯度、高效能生物制剂的获取。

4.6 终产品分装与质控检测

在最终制剂配制与灌装前，常需对产品进行多项生化和生物学检测，如纯度、浓度、无菌、内毒素等。微孔板离心机的高通量特性使批量样品的检测与制备更高效，保障了制剂生产的流程安全与质量一致性。

5. 技术创新推动制剂制备模式变革

5.1 自动化与数字化提升制剂生产效率

微孔板离心机的引入，使得传统以单管操作为主的低效率分离模式，向高通量、自动化和智能化生产模式转型。与自动化移液、液体处理、样品追溯等系统集成，可实现无人值守下的样品分离、配液和转运，极大提高生物制剂的研发、筛选和生产速度。

5.2 标准化促进工艺一致性

生物制剂对批次间一致性和可追溯性要求极高。微孔板离心机的多孔板操作和自动化参数控制，使每个样品单元的分离和处理条件高度统一，有效消除批间、操作人员间差异，为GMP生产和注册申报提供有力保障。

5.3 赋能个性化制剂与精准医疗

在疫苗、细胞治疗、基因工程药物等新型生物制剂领域，样本类型多样且批量小、变化大。微孔板离心机灵活的操作模式和兼容性，能够满足不同个性化、定制化生物制剂的快速分离和检测需求，助推精准医疗与个性化诊疗模式落地。

6. 挑战与未来展望

6.1 当前主要挑战

• 设备兼容性与标准化：不同品牌与型号的微孔板、实验耗材在物理尺寸、材料适配上存在差异，需推动行业标准制定和设备互操作性提升。

• 高通量与高灵敏的平衡：随着生物制剂向高活性、低剂量发展，如何兼顾高通量处理与样品完整性、灵敏度的提升，是仪器研发面临的重要技术难题。

• 智能化与数据集成：在智慧实验室与数字化工厂建设中，微孔板离心机需与LIMS、MES等信息系统无缝集成，实现数据自动上传、过程监控与全流程追溯，尚需跨学科协作与软硬件一体化创新。

6.2 未来发展方向

• 智能装备与AI赋能：结合人工智能、大数据分析与自动化机器人，开发具备自适应参数优化、故障预测和远程维护功能的新型智能微孔板离心机，将大幅度提升制剂制备的质量和效率。

• 高通量筛选平台构建：以微孔板离心机为核心，构建多功能一体化的高通量筛选与制备平台，支持药物发现、抗体筛选、疫苗研发等多场景应用，加速创新药物和生物制剂的产业化进程。

• 绿色制造与资源优化：推动设备节能降耗、耗材可降解和流程绿色化，实现生物制剂制备全过程的环境友好与可持续发展，助力“碳达峰”“碳中和”目标达成。

7. 典型应用案例

7.1 单克隆抗体高通量筛选

生物医药企业在新药研发中需对大量候选抗体进行表达、纯化与活性筛选。微孔板离心机与自动化移液、检测设备协同，能在极短时间内完成上千份细胞培养与上清分离，极大缩短研发周期，提升筛选效率。

7.2 疫苗制剂的分离与纯化

在流感疫苗、重组蛋白疫苗等产业化生产中，微孔板离心机被广泛用于病毒、蛋白、佐剂等组分的分离、沉淀与浓缩，实现高质量、高一致性的疫苗制剂制备。

7.3 细胞治疗产品的制备

细胞治疗和干细胞产品的制备对细胞活性与纯度要求极高。微孔板离心机以温和可控的分离条件，确保细胞存活率和功能完整，助力细胞制剂从实验室走向临床应用。

8. 结论

微孔板离心机以其高通量、自动化、标准化的技术优势，已成为生物制剂制备过程中不可或缺的核心设备。从细胞沉淀、上清分离、产物纯化、样品洗涤到最终质控检测，其在每一个环节都为生物制剂的高效制备、质量提升和标准化管理提供了坚实支撑。未来，随着生物医药技术和智能制造的不断发展，微孔板离心机将在制剂工艺创新、个性化医疗和智慧实验室等领域发挥更大作用，助力生物制剂行业实现高质量与可持续发展。