重组蛋白、单克隆抗体、病毒疫苗、干细胞外泌体等生物活性分子热稳定性差，常规水溶液常温储存易发生降解、聚集、失活，冷冻干燥技术通过低温真空去除溶剂，最大程度保留生物活性，是临床生物制剂主流制备工艺。冻干生产流程分为原液除菌过滤、西林瓶预分装、半压塞、冻干、真空轧盖、成品检验，其中预分装是决定成品质量的关键控制点：分装装量差异直接影响冻干饼外观、水分含量、药物标示含量；分液过程剪切力、管壁挂液、环境微生物污染会造成蛋白聚集、活性损失、批次报废制药机械网。
伴随靶向生物药、个性化细胞治疗药物研发提速，行业呈现小批量、多处方、高通量筛选研发特征：同一项目需同步测试数十种保护剂配比、不同固含量原液、多梯度给药剂量冻干配方，传统分装模式已形成明显瓶颈。
针对冻干制剂研发预分装场景痛点，博清生物科技（南京）有限公司研发的自动分液系统，集成压电精准计量、低温样品恒温仓、一次性无菌分液管路、RABS 洁净对接、全流程电子记录、多容器自适应定位六大核心模块，兼顾微量处方筛选与中试小批量西林瓶分装需求。
一、材料与仪器
（一）试验样品与试剂
1、模型冻干原液：重组人干扰素 α-2b 原液（蛋白浓度 1.0 mg/mL，溶剂含 5% 海藻糖冻干保护剂，粘度 12.6 mPa・s）；
2、辅助试剂：注射用水、0.1 M PBS 缓冲液、75% 无菌乙醇、微生物培养基（TSA）；
3、分装容器：2 mL 中性硼硅西林瓶、13 mm 无菌橡胶半压塞；
4、对照设备：八通道手动可调移液枪、工业蠕动泵灌装设备、博清生物冻干专用自动分液系统。
（二）博清生物自动分液系统核心结构参数
1、计量驱动：压电闭环压力计量，实时流量反馈校正，分液量程 1 μL–2000 μL；
2、流体接触材质：316L 电解抛光不锈钢管路 + 无菌一次性 PP 分液枪头，支持单通道/8通道同步分液；
3、温控模块：内置 4℃恒温样品仓，避免生物原液室温降解；
4、洁净适配：整机一体化层流罩接口，可直接对接 RABS 无菌隔离系统；
5、自动化模块：自动西林瓶定位、防飞溅低液面分液、自动管路清洗、废液回收；
（三）检测仪器
电子分析天平（精度 0.01 mg）、紫外分光光度计、蛋白活性检测试剂盒、浮游菌/沉降菌采样器、冻干机。
二、试验方法
（一）装量均一性对比试验
分别采用人工分装、蠕动泵分装、博清自动分液系统三种方式分装干扰素冻干原液，设置 3 个体积梯度：50 μL、1 mL、2 mL，每组平行 60 支西林瓶。收集每支西林瓶总增重，扣除空瓶重量计算实际分液体积，计算相对标准偏差 RSD，对比三组设备装量稳定性。博清系统设置防挂壁分段分液模式，蠕动泵采用常规连续灌装模式，人工操作由资深制剂实验员完成。
（二）原液残留损耗试验
取 100 mL 同一批干扰素原液，分别使用三种设备完成连续分装，收集管路、枪头、料罐残留液体并称重，计算原液损耗率：损耗率（%）= 残留原液质量/初始原液质量 ×100%
（三）蛋白活性保留试验
分装完成后立即转移至冻干机执行标准冻干程序，冻干成品复溶后采用细胞病变抑制法测定干扰素生物学活性，以原液未分装组为 100% 活性基准，对比三种分装方式成品活性保留率，评估分液剪切力对蛋白结构的破坏。
（四）无菌污染风险验证
在 B+A 级洁净环境下开展连续 8 批次分装试验，每批次分装完成后采集操作台沉降菌、西林瓶内表面浮游菌，培养 72 h 统计菌落数，评估设备开放式/封闭式操作带来的微生物污染风险。人工分装无隔离防护；蠕动泵仅简易层流；博清系统全程封闭分液，对接 RABS 隔离器。
（五）通量与换产效率试验
统一完成 120 支西林瓶分装，记录三种设备总操作时长；模拟多处方筛选场景，完成 3 组不同浓度原液快速换料、清洗、校准，记录单次换产耗时。
三、试验结果与分析
（一）装量精度对比结果
人工分装受人员操作手法、移液枪气密性影响，微量体积误差显著，RSD 接近 6%，易造成成品标示含量不合格；蠕动泵依靠机械滚轮计量，液体脉冲导致液面波动，微量分液精度缺陷明显；博清生物分液系统采用压电闭环实时校正，每微升流量动态反馈补偿，全量程 RSD 稳定低于 1.2%，西林瓶装量高度均一，冻干后饼块厚薄、饱满度完全一致，无局部塌陷、空洞缺陷。
（二）原液损耗与物料成本分析
人工移液枪内壁挂液严重，高粘度蛋白原液损耗率 4.72%；蠕动泵管路长、死角多，残留损耗 2.91%；博清系统采用锥底一次性分液枪头 + 低速防挂壁分液程序，原液损耗仅 0.75%。高价值单抗、重组蛋白原液单批次损耗可降低 70% 以上，大幅减少研发物料成本浪费，适配稀缺小批量生物原液分装场景。
（三）生物活性保护效果
分装冻干成品活性保留率：人工分装 86.3%，蠕动泵分装 91.7%，博清自动分液系统 98.9%。人工反复抽吸产生强剪切力，蛋白发生聚集降解；蠕动泵脉冲式液体冲击加剧蛋白变性；博清系统低流速平缓分液，无液面飞溅，搭配 4℃恒温样品仓，全程抑制蛋白降解，最大程度保留生物活性，是活性敏感冻干制剂预分装最优方案。
（四）无菌控制试验结果
8 批次连续分装微生物检测结果：人工分装共检出 12 处阳性菌落；蠕动泵管路重复使用，检出 5 处交叉污染菌落；博清生物分液系统封闭式流体路径、一次性枪头、RABS 隔离对接，所有批次浮游菌、沉降菌均为 0 菌落。设备最小化人员干预，消除人工操作带来的无菌风险，符合生物制品 A 级分装洁净标准，规避批次污染报废损失。
（五）通量与换产效率
120 支西林瓶完整分装时长：人工 112 min，蠕动泵 45 min，博清系统 12 min；多配方换产单次耗时：人工 28 min，蠕动泵 135 min，博清系统仅 8 min。博清系统 8 通道同步分液、一键清洗校准配方存储功能，多处方冻干筛选通量提升 8–10 倍，大幅缩短制剂研发周期，适配高通量处方筛选平台搭建。
四、讨论
当前国内生物冻干制剂研发自动化分装普及率偏低，多数实验室仍依赖人工操作，造成研发数据重复性差、高价值原料浪费、合规风险突出。博清生物自动分液系统填补冻干专用小型自动化分液设备市场空白，实现从处方微量筛选到中试西林瓶预分装全流程自动化，推动生物冻干制剂研发工艺标准化、数字化，降低新药开发成本与研发周期。
以重组干扰素冻干原液为模型制剂，系统对比人工分装、传统蠕动泵灌装、博清生物自动分液系统在冻干制剂预分装中的综合性能，得出以下核心结论：博清生物自动分液系统压电闭环计量结构实现 1 μL–2000 μL 全量程高精度分液，装量 RSD＜1.2%，高粘生物原液物料损耗降至 0.75%，大幅节约高价值生物原料药；低剪切平缓分液 + 4℃恒温仓设计，有效抑制蛋白聚集降解，冻干成品生物活性保留率达 98.9%，适配活性敏感型单抗、疫苗、细胞外泌体冻干制剂；封闭式流体管路、一次性耗材、RABS 无菌对接方案，全程无微生物污染风险，满足生物制品 A 级无菌分装 GMP 要求；高通量八通道同步分液、一键换产配方存储功能，分装通量较人工提升 9 倍以上，适配多处方并行冻干筛选；配套完整电子审计追踪系统，数据不可篡改，满足国内外制药法规审计要求。
博清生物科技（南京）有限公司研发的自动分液系统可标准化解决生物制药冻干制剂研发阶段预分装精度、无菌、通量、合规四大核心痛点，适用于制剂研发实验室、CRO 委托研发平台、生物药中试车间，为冻干制剂处方开发、工艺优化、稳定性考察提供可靠自动化分装解决方案，具备广泛行业推广应用价值。
