【案例分享】胶原蛋白下游分离纯化解决方案

来源：市场资讯

（来源：东富龙）

引言

胶原蛋白市场前景广阔，中国胶原蛋白原料市场预计从2023年的31.4亿元增长至2030年的163.9亿元，零售端则有望从584.2亿元扩大至2695亿元，年复合增长率均保持高位。其中，重组胶原蛋白凭借更优的生物相容性、低免疫原性和高稳定性，正加速替代动物源胶原蛋白，成为功效性护肤和医用敷料的主流成分，同时在医美注射领域潜力巨大，预计到2027年中国重组胶原蛋白医美注射剂零售规模将达143亿元。此外，胶原蛋白的应用已从护肤和敷料延伸至骨修复材料、可吸收生物膜等严肃医疗领域，技术突破正不断打开新的增量市场。国家近年来密集出台命名、分类、技术审评等指导原则，行业监管和标准体系日趋完善，为胶原蛋白产业的高质量发展提供了有力保障。总体而言，胶原蛋白尤其是重组胶原蛋白赛道正处于成长期，技术迭代、政策护航与需求扩容将共同驱动行业持续高景气[1,2,3]。

胶原蛋白纯化的难点

胶原蛋白层析纯化面临的主要挑战包括：（1）不同表达体系（酵母/大肠杆菌/哺乳动物细胞）带来的杂质谱差异大，东富龙针对不同表达体系的胶原蛋白采用不同层析介质进行纯化，具体案例可回顾【东东工艺指南】胶原蛋白纯化（下）。（2）目标蛋白易发生降解（因存在蛋白酶水解位点）、色素和内毒素难以去除，东富龙MMC Purose 6FF混合模式层析， 结合离子交换与疏水作用，可一步实现高盐上样、去除色素和降解片段，同时保持较高载量和纯度。（3）实验室条件与工业生产存在差异，工艺放大困难。东富龙经过反复验证与精细的层析介质选择，实现了实验室到大规模生产的工艺放大，在2000L发酵规模的生产中，载量超过45mg/mL，同时收率保持在75%以上，完成高效率高质量的纯化。其他大规模商业化案例可回顾东富龙层析助力胶原蛋白规模化量产

胶原蛋白超滤浓缩面临的主要挑战包括：（1）胶原蛋白易在膜表面吸附/沉积，通量下降，回收率降低。东富龙TanFlux® II 耐碱性能优异，碱液清洗后能够显著恢复并维持水通量，膜完整性保持良好。（2）浓差极化挑战，高浓度胶原蛋白形成凝胶层，传质阻力增大。东富龙针对浓差极化问题，通过全流程TMP优化工艺，保持较高通量的同时，最终收率达到95%以上。

胶原蛋白除病毒面临的挑战：CHO 细胞发酵重组胶原蛋白存在病毒污染风险，除病毒控制是保障产品安全的关键环节，具体案例可回顾CHO细胞发酵胶原蛋白除病毒解决方案

应用案例

澄清

胶原蛋白菌体破碎离心液通常含有较多的细胞碎片、大分子色素等杂质，可通过离心、微滤或超滤去除大部分杂质，为后续纯化步骤降低难度。

下图为某III型重组胶原蛋白离心液澄清案例。经东富龙TanFlux®II PES 500kD膜包澄清后，料液浊度由108NTU降为1.56NTU，显著降低大颗粒含量，澄清前后料液颜色由墨绿色变为淡黄色。通过电泳测试可以看出，绝大部分目标产物透过了微滤膜。

TanFlux®II PES 500kD超滤试验过程曲线（左）

电泳检测图谱（右）

层析纯化

案例一，工艺采用东富龙混合模式MMC Purose 6FF介质进行III型胶原蛋白的纯化。检测结果显示，载量为45 mg/mL，纯度达到96.4%，收率为71%。层析图谱表明目标蛋白出峰清晰，分离效果良好。整体而言，该工艺在保持较高载量和良好纯度的同时，实现了稳健的收率水平。

案例二为2000L发酵规模的生产案例，采用东富龙Rigose MMC介质进行层析纯化，HPLC检测显示纯度95.7%，载量48mg/mL，收率为78%，整体运行参数稳定，工艺具备良好的重复性和放大生产可行性，适用于大规模发酵后的目标产物捕获。

超滤浓缩

案例一，某Ⅲ型胶原蛋白25kD，大肠杆菌澄清料液需通过超滤进行浓缩换液，提高样品浓度以及换液脱盐。

本案例使用东富龙TanFlux® II PES 5KD浓缩换液20倍体积浓缩，浓缩平均通量35LMH；8倍换液，换液平均通量32LMH，蛋白收率达96%。

案例二，某Ⅵ型胶原蛋白4.9kD，澄清料液需通过超滤进行浓缩换液，提高样品浓度以及换液脱盐。

案例中使用东富龙TanFlux® II RC 1KD浓缩5倍，浓缩平均通量11LMH；8倍换液，换液平均通量14LMH，跑胶结果透过端无漏过蛋白。

除病毒

下图为CHO细胞表达重组胶原蛋白除病毒过滤，实验显示，通过东富龙NL（尼龙）预过滤+PES材质除病毒过滤器的除病毒组合，可过滤浓度为0.63mg/mL的胶原蛋白料液，载量214.17g/m²，收率99.82%。

L（尼龙）预过滤+PES材质

除病毒过滤器通量-载量关系图

结语

东富龙凭借下游纯化耗材整合优势，已成功助力客户完成从实验室开发到大规模胶原蛋白量产落地，产品覆盖了动物源提取、大肠杆菌、毕赤酵母及CHO表达等全场景工艺路线，在多个实际案例中实现了高纯度、高收率的卓越表现。作为“设备+耗材+工程”一体化解决方案的提供者，东富龙以国际先进的技术性能与显著的成本优势，正持续赋能胶原蛋白产业向高纯度、高活性与大规模智造方向升级。

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