高压均质是生物制药过程中*常见的细胞破碎方法。在均质机中进行裂解依赖于将细胞浆液泵送通过限制性孔阀。悬浮在生物反应器步骤获得的废培养基或缓冲液中的细胞，通过产品供应管线输送到柱塞泵，其在*高可达>1,000 bar (14,500 psi)的压力下将细胞浆液移动到均质机阀。一旦细胞被裂解，裂解液就会流向热交换器，以冷却裂解过程中产生的热量。操作压力每升高100 bar，温度预计将升高约2.4℃。一旦裂解液通过热交换器，它就会通过产品回流线退出均质机。裂解液可以送到下一个处理步骤或循环到均质机进行再次处理。浆液被送入均质机的次数被称为通过次数（passes），并且对于均质步骤通常不止一次。进行多次通过处理时，至少需要两个容器：一个包含初始进料浆液，另一个收集前次通过的裂解液。为了执行二次通过，用于**次通过的裂解液收集容器成为用于**次通过的进料容器，并且原始进料容器用于收集**次通过的裂解液。将进料冷却到均质机是一种很好的做法，例如2-8°C，以确保裂解液的温度在均质阀之后、热交换器之前不会导致产品变性。因此，使用的两个工艺容器通常都有夹套，以允许冷却水流动。
有数种机制可能在高压均质过程中促进裂解，主要包括液体的剪切、对冲击环的冲击以及空化力，此外，湍流和通过阀的压降也被认为有影响。可以使用Hetherington等人提出的酵母均质模型来探讨影响均质机性能的参数。它假设裂解过程遵循**动力学，这意味着从细胞中释放产物的速率与释放产物的量成正比。从这个假设出发，他们推导出了下面的公式：
其中，Rp = 单位细胞质量释放的产物
Rmp = 单位细胞质量可释放的产物的*大量
K = 与温度相关的经验常数
Npasses = 悬浮液通过均质机的次数
P =压力
α = 经验确定常数
使用该公式作为指导，可以了解在高压均质机中影响裂解的参数。从公式中可见，压力和通过次数影响均质机运行期间释放的产物量，这是一个关键性能参数；具体地说，随着压力和/或通过次数的增加，释放的蛋白质量Rp也会增加。这两个工艺参数是直接可控的，需要在cGMP均质步骤的批生产记录中明确说明压力范围或目标通过次数。
有研究探索了压力和通过次数对产绿色荧光蛋白(GFP)的基因修饰大肠杆菌均质的影响，其在300 bar (=4,350 psi) 和900 bar (-13,050 psi)的压力下运行了5次。每次通过后的裂解液离心，记录上清液中GFP的浓度。如上述公式所预测的，更多的通过次数和更高的压力会导致更多产物的释放。在900 bar压力条件下，液体中的GFP的浓度约为2.66 mg/mL，代表了该研究中可从E.Coli细胞提取的*大GFP量。
裂解程度是一个重要的性能参数，用于计算每次通过均质后释放的产物*高浓度的百分比，其可使用以下公式计算：
其中，C为目标产物成分的浓度，Co为目标物的起始浓度，Cmax为目标物在“无限”时间后的*大浓度。
具体来说，在上述案例中，在900 bar的压力下通过3次，大部分产物就会从细胞中释放出来；因此，对于cGMP生产，批记录说明书将指定压力设定点为900 bar，范围850-950 bar，并使用3次通过，因为执行3次通过直接明确的，所以不需要说明范围。大多数生产型均质机都配备了自动压力控制，因此900 bar设定点附近的范围实际上取决于均质机保持设定点的能力。请注意，操作超过3次通过不仅对产品回收没有好处，而且会产生**后果，例如增加处理时间和降低细胞碎片的大小，使后续澄清步骤更具挑战性。在前面提到的研究中，该E.Coli/GFP系统的数据表明，压力高于900 bar并不会在更少的通过次数下导致更多产物的释放。其它数据也表明，通过次数和压力会影响生物药的活性，即可将液体中的产物活性作为除产物浓度之外的性能指标，这将更完整地表征均质步骤，并允许选择确保对产品质量没有负面影响的工艺参数值。
除压力和通过次数外，其它参数也会影响均质过程的性能。包括：
进料温度。前述公式中的经验参数K随温度升高而增大。因此，通常可以通过提高浆液送入均质机的温度来改善裂解程度；然而，这样做会对产物造成风险，因为增加均质机进料的温度会导致浆液通过均质阀之后更高的温度，这可能导致产物变性。
细胞类型。参数α和K以及裂解的程度，取决于细胞的类型。与细胞壁较薄的革兰氏阴性菌(如E.Coli)相比，具有较厚细胞壁的酵母更难裂解。但在生物制药工艺中，所使用的细胞系是工艺设计的一部分，不能在直接控制。
其它因素。生物反应器收获时细胞的生长阶段、生长培养基的组成、均质机和均质阀的设计都会影响单次通过后的裂解程度。
此外，一项使用E.Coli进行的研究发现，均质机进料中的细胞浓度对均质机中细胞裂解的程度只有很小的影响。均质机的性能可以用间接或直接的方法来定量。前面已经介绍了作为性能参数的产物释放量和裂解程度。两者都是测量均质机性能的间接方法。相比之下，计算被破坏细胞的数量被认为是一种直接的方法。定量胞内产物释放的方法虽然被归类为间接方法，但它的优点是为“从细胞中回收多少生物制药产品”这个问题提供了直接的答案，这是进行工艺设计时需要解答的问题。
完成一个均质步骤所需的时间可以通过使用传输到设备的总体积和单位体积流速的比率来计算，前者必须考虑到不止一次通过的可能性：
其中，Vfeed为单次均质机通过的进样浆液的体积（L），Npasses为通过次数，Q为通过均质机的单位体积流速（L/h）。Vfeed根据工艺要求确定。需要的通过次数根据研究确定，以使用获得*高产物回收所需的通过次数。Q取决于所使用的高压均质机的操作压力和尺寸。供应商一般可提供给定均质机型号操作压力和流速的相关数据。
使用高压均质机进行细胞裂解操作时，先按说明设置好均质机，然后将浆液细胞送入该装置，可能需要多次通过才能完全裂解细胞。然后用缓冲液冲洗高压均质机，并将回收的缓冲液添加回*终裂解液中，以捕获留在装置滞留体积中的任何残留产品。然后立即使用经过验证的方法对系统进行清洗和**。特定设备会有针对性的清洁解决方案建议，一般 0.5 M NaOH较为常见。然后用高纯度水冲洗均质机，以去除残留的清洁/**剂，并干燥储存设备。
安拓思纳米技术（苏州）有限公司，隶属于上海多宁集团，二十多年来专注于纳米化设备和纳米工艺辅助，公司主营高压均质机、微射流均质机、脂质体挤出器及微流控制备仪等，提供从实验到大型生产的多种规格设备，满足客户不同阶段需求。行业涉及生物制药、**制剂技术、精细化工、半导体材料、化妆品和食品等。
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➤符合GMP设计，通过欧盟CE认证
➤PLC控制屏幕，操作更加简单
高压均质是生物制药生产中*常用的机械裂解方法，具有良好的可放大性，且不需要添加额外的试剂。开发研究应侧重于规定操作压力的范围和通过次数，以确保*大的回收率，且不会使产品变性或产生在随后的澄清步骤中无法去除的细胞碎片。每种产品的允许范围应包括在批生产记录中。