在20世纪60年代,膜过滤技术悄然进入了市场,那时,人们将0.45微米的膜称作“除菌级”过滤器,这类薄膜过滤器被广泛应用于生物制品和液体药品的生产过程中,以去除细菌、酵母、霉菌以及非生物颗粒物。作为检验标准,粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)被用来检查和确认过滤器的除菌效果。不过,在60年代末期,一种名为缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)的微小细菌挑战了这些传统的“除菌级”标准。这种细菌能够穿透0.45微米的孔径,从而引发了一场关于更高致密度过滤要求的讨论。
随后,0.2或0.22微米的过滤膜成为新的行业标准,并且缺陷短波单胞菌成为了检验这些高端过滤器性能的小球。而最近,一种名为Leptospira licerasiae的小型细核螺旋体病原体甚至能够穿透0.1微米大小的孔径。这一发现预示着可能需要进一步提高除菌筛选要求,或是在工艺流程中增加额外措施,如巴氏消毒或者紫外线消毒,以确保产品无害性。
那么为什么要定义为0.22μm?这可以通过一个简单公式来计算:d = 毛细管直径(孔径)* k * σ / P * θ,其中k是形状校正因子,用以修正通过毛细管和直接通过孔隙之间差异;σ是液体表面张力;P是克服表面张力的压力;θ是液体与毛细管壁接触角。因此,“除菌级”的定义并非基于物理尺寸,而是一个功能性的概念,即使用ASTM F838-15中的挑战水平大于等于10^7cfu/cm²有效面积的大量缺陷短波单胞acteria对该设备进行挑战,并经过适当验证以保证输出无污染物。
采用分离法去除了液态介质中的生物材料最大好处在于它不仅能实现无害化,而且同时保持物理、化学及生物学稳定性。在这个领域,最早可追溯到巴斯德时代(1884年)的记录,但直至二次世界大战之后才开始商业化生产和使用。当从最初的地壳陶瓷柱头转变为石棉纺织层再到现代薄膜筛选技术,我们见证了这一技术发展史上的三个主要阶段(Levy, 2001)。