破解外泌体量产难题：iZON TFF+Zenco打造外泌体规模化纯化体系

摘要：本文详解iZON基于TFF切向流过滤+Zenco自动化层析系统的大规模外泌体纯化解决方案，覆盖从中试放大到GMP生产的全流程工艺路径。

关键词：外泌体、外泌体纯化、iZON、qEV外泌体纯化柱、qEV、TFF切向流过滤、Zenco自动化层析系统、iZON Science、大规模外泌体纯化、外泌体规模化生产

在外泌体（EV）类药物的研发与工业化生产环节，传统纯化工艺存在明显局限性：针对数十升级细胞培养上清，常规尺寸排阻色谱（SEC）单柱分离模式处理通量不足；超速离心（UC）用于大体积样本制备时，存在处理周期长、产物回收率重复性差等问题；粗提外泌体样品中蛋白杂质富集，大幅提升下游精制难度。

究其根源是，现有主流外泌体纯化技术均以实验室毫升级小样本处理为应用场景，在向中试、工业化（升级至升级、百升级）放大过程中，难以平衡处理通量、运行效率与产品纯度三大核心指标。

曼博生物技术团队结合行业应用经验，对iZON Science规模化外泌体纯化体系进行系统性梳理。该方案整合TFF切向流过滤技术与Zenco自动化层析，可为外泌体产业化提供从工艺开发到规模化产品放行的全流程标准化技术路线。

一、从小量到大规模：外泌体纯化的“规模鸿沟”

外泌体研究从基础科研走向临床转化的过程中，一个容易被低估但具挑战性的环节，就是纯化规模的放大。

以一间典型的细胞治疗实验室为例：使用2D培养瓶收集的上清液通常仅10-500mL，用一根qEV original或qEV10即可完成纯化，15分钟去除≥99%游离蛋白，操作轻松简单。

但当你的工艺推进到以下阶段时，情况会发生根本性变化——

表1.外泌体纯化不同生产阶段面临的核心问题

外泌体产业化的瓶颈，往往不是"养不出细胞"，而是"提不出产物"。当上游培养体系已经能做到百升级时，下游纯化如果还停留在手工操作，整个工艺就会被"卡脖子"。

二、核心起点：qEV系列——大规模纯化的"基本盘"

无论是小量还是大规模，SEC尺寸排阻色谱始终是iZON纯化体系的基石。iZON qEV系列（点击查看）采用高性能琼脂糖树脂作为固定相，利用分子筛效应实现外泌体与游离蛋白的分离——大颗粒（外泌体）走"快车道"优先洗脱，小分子蛋白进入树脂孔道滞后排出。

核心技术参数：

✅ 分离时间：≤15分钟

✅ 蛋白去除率：≥99%

✅ 囊泡完整性：温和无损，保持生物活性

✅ 认证：ISO13485:2016（医疗器械）

✅ 样本多样性：适配培养基上清、血浆、复杂生物样本来源

在大规模纯化场景下，qEV的可放大能力体现在规格自选、多孔径选择、GMP-Ready三个方面。

规格自选：从150μL到100mL

表2.IZON ScienceqEV柱系列产品型号

图1.qEV柱系列产品

20nm/35nm/70nm多孔径选择：

20nm回收范围20-150nm，适配小型外泌体收集；

35nm回收范围35-350nm，对<110nm的小EV回收率更高；

70nm回收范围70-1000nm，脂蛋白交叉污染更少。

GMP-Ready：合规从"起步"开始。针对体内实验和治疗性应用，iZON提供qEV GMP-Ready纯化柱——在受控环境中按需生产，每批次经过生物负载与内毒素检测，附分析证书（CoA）及法规支持文件（RSF）。核心优势在于：方法开发阶段使用qEV建立的SEC工艺参数，可直接平移至GMP生产，无需因合规升级而更换分离介质或重新验证工艺。

三、qEV TFF——大体积样本的浓缩预处理

当样本体积超过1L时，虽可选用qEV100色谱柱进行逐管处理，但此方式操作繁琐、总运行时间明显。更为关键的是，大规模样本中的细胞外囊泡（EVs）浓度通常受到大量培养液或生物体液的稀释，直接采用尺寸排阻色谱（SEC）进行分离，纯化效率不理想。

针对以上痛点，切向流过浓缩（Tangential Flow Filtration,TFF）成为大体积EV样本前处理的理想技术选择。其独特的流体运行方式是技术核心：样本料液并非垂直冲击滤膜，而是沿着滤膜表面平行流动；在跨膜压力作用下，培养液中的水分、小分子杂质、游离蛋白等物质顺利透过滤膜，形成渗透液被分离出去；细胞外囊泡这类目标颗粒因粒径大于滤膜孔径。被截留在循环管路内不断富集。依靠连续循环的工作模式，TFF能够更快更好完成大体积样本的浓缩，同时截留去除部分可溶性杂质，在实现EV富集的同时完成初步纯化，更好衔接后续SEC精制工艺。

图2.TFF切向流浓缩设备图

TFF相较于传统超速离心的核心优势：

表3.TFF相较于传统超速离心的核心优势

iZON的qEVTFF系统将TFF与SEC整合为一套完整方案：

步骤一：TFF浓缩与缓冲液置换→将数升至数十升的样本浓缩至qEV柱的上样体积范围内，同时完成缓冲液置换（去除小分子杂质）。

步骤二：qEVSEC精细纯化→浓缩液上样至qEV纯化柱，利用SEC的分子筛效应实现高蛋白去除。

两步双重保障下的效果：蛋白去除率>99%，外泌体结构完整、生物活性保留，回收率高、工艺可重复。

四、qEV Zenco——让纯化实现"全自动、可追溯"

当样本量进一步上升至中试和临床生产阶段（10-400L），仅仅依靠TFF+qEV手动操作仍然不够——自动化、封闭系统和数据完整性成为新的硬性要求。

qEV Zenco自动化层析系统（点击查看）正是为这一场景设计的解决方案。

图3.qEVZenco设备介绍图

Zenco的核心技术参数：

表4.Zenco的核心技术参数

Zenco解决的核心痛点：

① 从"手工"到"全自动"。传统的手动SEC纯化需要操作者全程值守——加样、收集、标记、记录，不仅耗时，而且容易出错。Zenco通过预编程方法自动完成上样、洗脱、收集全流程，操作者只需装载样本和启动程序。

② 从"盲跑"到"实时监控"。SEC分离过程中，EV洗脱窗口的定位是决定纯度的关键。Zenco集成的UV/pH/电导率三维在线传感可实时监测洗脱曲线，自动识别外泌体富集峰位，确保每次收集都在"正确的时间窗口"截取正确的馏分。

③ 从"手动记录"到"合规可溯源"。对于GMP生产，数据完整性是不可妥协的要求。Zenco的系统软件符合FDA21 CFR Part11标准，自动生成包含所有工艺参数的批次报告，可直接用于监管申报。

④ 从"小试"到"GMP"的同一体系。与qEV的GMP-Ready产品类似，Zenco也提供Big Zenco GMP版本——从实验室小试到大生产的工艺参数可以在同一体系上直接平移，无需重新开发方法或更换设备。

⑤ 全系列柱型兼容+RFID智能识别管理。Zenco系统可全面适配qEV2、qEV10、qEV100及工业定制款全系列SEC色谱柱，覆盖从微量样本到百毫升级大体积样本的分离需求，一套设备即可匹配不同实验规模。同时，Zenco搭载专用RFID识别模块，可自动读取qEV柱内置电子标签，快速识别色谱柱型号、规格、批次、使用次数等核心信息，无需人工手动录入柱参数。该功能不仅能规避人为选错柱型、参数匹配错误等问题，还可全程记录色谱柱使用履历、运行压力、适配工艺等数据，实现色谱柱全生命周期智能化管控，进一步提升实验规范性与数据完整性。

五、从TFF到Zenco：完整的大规模纯化路线图

表5.不同样本体积的纯化推荐方案

TFF解决的是"体积太大装不下"的问题——浓缩先行。Zenco解决的是"通量太大手跟不上"的问题——自动化兜底。

图4.规模化放大示例

六、FAQ快问快答

Q1：TFF+SEC联用和单独使用SEC相比，纯度有差别吗？

A：TFF作为前置浓缩与粗滤步骤，可以去除大部分小分子杂质和部分蛋白，再经SEC精细纯化后，蛋白去除率可稳定维持在>99%。更关键的是，TFF使大体积样本的处理变得可行，这是单独SEC无法做到的。

Q2：Zenco可以使用现有的qEV柱子吗？

A：可以。Zenco兼容qEV2、qEV10、qEV100及工业级定制色谱柱，现有工艺无需更换柱型即可接入自动化设备。

Q3：TFF会破坏外泌体吗？

A：不会。TFF属于低剪切力过滤技术，与超速离心的高剪切力破坏机制不同，TFF在浓缩过程中可完整保留外泌体的结构与生物活性。

Q4：Zenco的软件是否满足数据完整性要求？

A：满足。Zenco系统软件符合FDA 21 CFR Part11要求，具备用户权限管理、审计追踪、电子签名等功能，可自动生成完整的可追溯工艺报告。

Q5：从实验室小试到GMP生产，工艺需要重新开发吗？

A：不需要。qEV GMP-Ready纯化柱+Zenco/Big Zenco GMP的组合，确保从小试到商业化生产的全链条工艺可直接平移。

本文基于公开资料由iZON Science中国正规合作伙伴上海曼博生物整理，用于科研信息分享、实验参考。上海曼博生物可提供iZON Science qEV系列外泌体纯化柱（qEVsingle/original/1/2/10/100）、qEV TFF切向流过滤系统、qEV Zenco自动化层析系统、Big Zenco GMP、AFC V2、qEV DXter、Exoid TRPS单颗粒分析仪及Pulsoid NPS纳米颗粒分析仪等全系列产品，支持细胞外囊泡（EV）分离纯化、外泌体表征分析、脂质纳米颗粒（LNP）质控、病毒载体检测及纳米医药研究等科研与临床前应用。欢迎咨询曼博生物！