作者：Muhammad Sajed，Formulatrix 高级应用科学家
生物偶联技术彻底革新了现代医药领域。不论是可将细胞毒性药物精准递送至肿瘤部位的抗体药物偶联物（ADC），还是寡核苷酸复合物、荧光标记蛋白，这类人工构建分子兼具生物靶向特异性与功能性化学特性。但偶联反应完成、获得合格成品之间，存在一道关键难题：产物纯化精制与制剂置换。
如需深入了解各实验室标准化该工艺流程的方案，可访问我们的生物偶联物纯化应用专题页面。
纯化环节现存痛点
偶联反应结束后，反应体系内除目标产物外，还混杂大量杂质：未反应的小分子药物、过量连接子、有机溶剂以及缓冲盐组分。若不去除杂质，会导致偶联物结构失稳、发生聚集，最终丧失生物活性。
生物偶联物质地脆弱，因此纯化环节必须在保证处理效率的同时，优先保全分子完整结构。以 ADC 为例，纯化过程既要维持抗体的完整构型，还要保证所载细胞毒性药物的化学稳定性。药物抗体偶联比（DAR）是衡量 ADC 品质的核心指标，直接决定药效与用药安全性 ¹。任意纯化工艺都必须严格保留偶联反应形成的 DAR 数值。倘若纯化过程剪切力过大、处理周期过长或环境条件剧烈，会造成药物脱落（DAR 比例被破坏）、蛋白变性、分子聚集，永久性损毁 ADC 活性。
传统工艺流程：分段式多步骤操作流程
走进任意一间开展生物偶联实验的实验室，几乎都能见到这套繁琐、高度依赖人工的操作流程：
步骤 1：纯化处理
反应结束后，科研人员普遍采用柱层析进行纯化，其中体积排阻层析（SEC）应用最为广泛 ²。但该方法需要反复进行层析柱平衡、淋洗操作；上样后分步收集洗脱组分，经过漫长洗脱才能得到纯化后的偶联产物。该方式虽能提升纯度，但洗脱后的产物浓度偏低，且溶解在过渡缓冲液中。
步骤 2：制剂换液
死端过滤
这套分段式流程需要多次物料转接、人工目测判断体积、反复手动操作，极易造成样本损耗，同时耗费大量人工时长。
单步一体化解决方案：切向流过滤（TFF）
切向流过滤采用完全不同的处理逻辑，将纯化与制剂换液整合为一套连续工艺流程。
工作原理：
在 TFF 体系中，样本沿着滤膜表面平行流动，而非垂直压向膜面。跨膜压力驱动小分子杂质穿透膜孔形成透过液，分子量更大的生物偶联物则被截留，并持续循环流动。
核心优势：纯化与制剂换液不再是相互独立的两个步骤。在洗除小分子杂质的同时，系统可向密闭循环管路中通入终缓冲液。也就是在一轮渗滤（diafiltration）连续流程内，同步完成纯化精制与缓冲液置换。
切向流过滤
你只需投入偶联反应粗产物，最终就能获得纯化、浓缩完毕、可直接制剂保存的偶联产物，全程无需手动换液、反复转移样本。
该工艺能为实验流程带来哪些改变？
这套一体化单步工艺具备四大优势：
连续不间断：摒弃分段停顿式操作，整套流程从头到尾连续运行。
处理条件温和：流体沿膜面持续冲刷，避免死端过滤普遍存在的膜污染与浓差极化问题；体系剪切应力极低，完美保护结构脆弱的偶联分子。
处理高效：杂质不断被洗脱去除，目标偶联物稳定循环留存；集成式浓缩环节无需额外步骤即可达到目标终体积。
结果可复现：自动化程序锁定运行参数，不会因人工目测体积、操作手法差异带来实验误差。
台式自动化方案：工业化工艺下沉至实验室级别
长久以来，这套一体化 TFF 工艺仅能用于工业化生产场景，配套设备体积庞大、结构复杂，所需样本量远超实验室常规需求。
Formulatrix 突破限制，将 TFF 技术微型化，推出 µPulse® 系统及其高通量版本 aµtoPulse®，把一体化单步纯化工艺落地至实验室台式场景：
最大化样本回收率
最低仅需 500 μL 粗反应液即可上机；设备死体积为行业极低水平，依托内置回收机制样本回收率最高可达 100%，珍贵样本不会残留在管路死腔中造成损耗。对比实验证实：µPulse 制备 ADC 的最终收率与「SEC 层析 + 死端过滤」传统方案持平，同时完整保留 DAR、单体纯度等关键质量属性 ³。
自动化浓缩管控
预设目标浓缩倍数与缓冲置换比例，系统依靠重量传感实时监测运行状态，自动完成后续全部流程。告别人工目测体积的粗放模式，无论哪位操作人员上机，实验结果均可保持一致。
真正无人值守运行:
全程无需人工干预。科研人员只需装入粗反应液、设定参数，待流程结束即可取回已经完成纯化、浓缩、置换终缓冲液的成品偶联物。
一套流程搞定全工序，适配各类偶联产物
无论是抗体药物偶联物、寡核苷酸 - 蛋白复合物，或是荧光标记偶联物，均可采用统一流程处理：
- 选定适配截留分子量的滤膜
- 加入偶联粗反应混合液
- 设置目标运行参数
- 启动程序
- 收集纯化完成、适配制剂保存的偶联产物
无需层析柱、离心过滤柱，无需多次物料转接，从头到尾仅一套自动化流程即可完成。
总结
如今开展生物偶联物中试纯化，不必再采用分段繁琐工艺 —— 多工序衔接不仅效率低下，还会引入误差与实验风险。
实验室级自动化微型 TFF 提供全新一体化方案：单台设备、一套连续流程，即可把粗反应体系加工为合格成品。在保全脆弱偶联分子结构完整性的前提下，实现更高纯度、更高收率与高度可复现的实验结果。
参考文献
1. Casavant, J., Ratnayake, A. S., Puthenveetil, S., & Tumey, L. N. (2020). Detection and removal of small molecule and endotoxin contaminants in ADC preparations. Methods in Molecular Biology, 2078, 291-299.
https://doi.org/10.1007/978-1-4939-9929-3_20
2. Matsuda, Y. (2022). Current approaches for the purification of antibody-drug conjugates. Journal of Separation Science, 45, 27-37.
https://doi.org/10.1002/jssc.202100575
3. Sajed, M., Khan, Z., Ashraf, M. U., Iftikhar, H., Rahat, T. B., Falak, S., Fozail, S., Gue, Q., Pardo, R., Ramsey, L., & Shahzad, M. S. (2025). Single-step purification and formulation of antibody-drug conjugates using a miniaturized tangential flow filtration system. SLAS Technology, 35, 100351.
https://doi.org/10.1016/j.slast.2025.100351
FAQs
µPulse 专为科研级实验场景打造，粗反应液初始处理体积最低仅需 500 μL。该设备拥有行业领先的超低滞留体积，样本回收率最高可达 100%。对于抗体药物偶联物（ADC）、寡核苷酸偶联物这类珍贵样本而言，每微升样本都极具价值，超高回收率是至关重要的优势。