柱塞泵剪切力大么？

選擇灌裝泵形式時，不僅考慮之前文章中提到灌裝的精度問題，更重要的是評估對產品的質量影響，而談及這點，泵的剪切力就成為一個不可回避的話題。因為在目前已知的所有低容量無菌灌裝過程中，品都會受到剪切應力的影響，換句話說無論柱塞泵還是蠕動泵都有剪切力。

工業生產中，普遍采用蠕動泵，常說是因為旋轉柱塞泵剪切力大，會有損壞產品的危險。并且也有文獻清楚地表明，塞泵確實存在損壞生物制品制劑的趨勢。

這里有一個實驗，首先對單抗灌裝進行研究，灌裝兩種不同的mAb配方，為模擬壞的情況，這兩種單抗制劑被循環灌裝15次，以放大灌裝過程中蛋白質降解或材料脫落引起的任何顆粒形成。實驗結果不出意料，柱塞泵內產生的顆粒數，且遠遠大于蠕動泵，說明柱塞泵確實對實驗樣品產生了破壞。

這是因為剪切力直接造成嗎？

為了求證這一點，實驗又選擇測試了一種設計對機械應力敏感的脂質體，其中包裹熒光標記物羧基熒光素，以此直接量化剪切速率。實驗結果一定程度上是出乎意料的，蠕動泵觸發熒光素的釋放，且與研究中使用的柱塞泵相比，蠕動泵的剪切速率水平似乎高出20倍左右。

為了有更多的理論驗證，又進行CFD模擬分析，當然從技術上講，很難獲得有關灌裝系統內部流體動力學的信息。雖然CFD提供無法提供直接的數據，但其可用于支持進一步的調查和解釋。同樣，根據研究用實驗數據驗證結果，可避免對數值模擬數據的誤解。CFD分析顯示蠕動泵剪切速率也高于柱塞泵。

但對于mAb配方的研究確實顯示柱塞泵運行后亞可見顆粒數，究竟是什么引起了這個現象呢？

液壓柱塞泵灌裝過程基本可分為四個不同的步驟。活塞在個位置上抬會導致系統中的壓力減少，液體被“吸入”到儲液缸筒中。活塞在液體進入的方向上有一個單邊缺口。然后，活塞旋轉180°，槽口轉向向氣缸出口方向。在一步中，活塞向下移動，并將液體從泵中輸送到灌裝針。

顯然液體流動主要是由活塞在缸內的旋轉和垂直運動所決定的。

事實上，在生物制劑行業中，活塞和缸體之間的微小間隙及其對蛋白質損傷的影響被大量討論。而這微小間隙是沒有被之前CFD模擬分析的。