在20世纪60年代,膜过滤技术问世,当时0.45微米的膜被认为是“除菌级”的标准。这些薄膜过滤器广泛应用于生物制品和液体药品的生产中,以去除细菌、酵母、霉菌和非生物颗粒物。但就在这一时期,美国FDA的一位科学家发现,即使是在孔径为0.45微米的筛网上,也有微小细菌能够穿透,如缺陷短波单胞菌(Brevundimonas diminuta)。随后,为了确保更高程度的净化,使用了更密集的滤膜(通常为0.2或0.22微米)。这个名为缺陷短波单胞菌的小型细菌成为了检验除菌级过滤器有效性的标准。
最近,一种能通过0.1微米过滤网的小型细菌——Leptospira licerasiae,在Genentech公司的一个细胞培养基中被发现。这表明可能需要进一步提高过滤器的性能或者在生产过程中引入额外措施来监控这些极小生物。那么,为何将定义为0.22μm?这是因为该尺寸对于保持产品洁净而言是一个功能性定义,它基于挑战水平大于等于1×107cfu/cm²有效面积上的缺陷短波单胞虫对过滤器进行挑战,并且经过适当验证可以稳定产生无污染流出的产品。
采用过滤法去除液体中的细菌最大好处在于它既能保持产品无污染,又能维护物理、化学和生物学稳定性。从巴斯德时代到二次世界大战期间,以及后来的石棉-纤维夹层和现在薄膜技术,这一领域经历了三个主要发展阶段(Levy, 2001)。
为什么会定义为这样的尺寸呢?根据公式,可以计算出实际孔径:d = 毛细管直径 + k * σ / P + θ,其中k是形状校正因子,σ是润湿介质表面的张力,P是克服表面张力的压力,而θ则是介质与毛细管壁之间接触角。在实际操作中,这个尺寸并不重要,其实是一个功能性的界限,用以保证所谓“无污染”状态。