Рынок половолоконной фильтрации — глобальный размер отрасли, доля, тенденции, возможности и прогноз, сегментированный по материалу (полимерные (PS/PES, поливинилиденфторид (PVDF) и другие), керамика), по применению (непрерывная перфузия клеток, сбор и очистка, концентрация и диафильтрация), по технологии (микрофильтрация, ультрафильтрация), по конечному пользователю (производители фармацевтической

Обзор рынка

Глобальный рынок половолоконной фильтрации оценивался в 421,82 млн долларов США в 2023 году и демонстрирует впечатляющий рост в прогнозируемый период при среднегодовом темпе роста 14,17% до 2029 года.

Системы фильтрации с полыми волокнами используются в процессах культивирования клеток и ферментации для очистки и разделения клеток, клеточного детрита и компонентов среды. Эти системы обеспечивают непрерывное удаление побочных продуктов метаболизма, пополнение питательных веществ и поддержание оптимальных условий культивирования клеток, что приводит к более высокой плотности клеток и производительности. Фильтрация с полыми волокнами используется в исследованиях по очистке от вирусов для оценки эффективности методов удаления и инактивации вирусов во время производства биофармацевтических продуктов. Эти исследования помогают обеспечить безопасность и чистоту биологических препаратов путем проверки возможностей очистки от вирусов процессов фильтрации и фильтров для удаления вирусов. Системы фильтрации с полыми волокнами используются в процедурах афереза для выборочного удаления определенных компонентов из крови, таких как плазма, тромбоциты или лейкоциты. Эти системы позволяют разделять и собирать терапевтические компоненты крови для переливания, клеточной терапии или терапевтического афереза.

Растущая распространенность хронических заболеваний и растущий спрос на биофармацевтические продукты обуславливают необходимость эффективных технологий фильтрации в здравоохранении. Системы фильтрации с полыми волокнами играют решающую роль в процессах биофармацевтического производства, включая культивирование клеток, очистку, концентрацию и очистку терапевтических белков, моноклональных антител, вакцин и других биологических препаратов. Постоянные инновации в материалах мембран с полыми волокнами, конструкции модулей и процессах фильтрации стимулируют разработку более эффективных и надежных систем фильтрации для медицинских приложений. Достижения в области мембранных технологий, включая разработку высокопроизводительных материалов с повышенной селективностью, долговечностью и устойчивостью к загрязнению, способствуют повышению производительности фильтрации и эффективности процесса в медицинских учреждениях. Производители биофармацевтических препаратов все чаще применяют стратегии интенсификации процессов для повышения производительности, снижения производственных затрат и ускорения вывода на рынок новых методов лечения. Системы фильтрации с полыми волокнами обеспечивают непрерывную обработку, более высокую производительность и лучший контроль процесса, способствуя интенсификации и оптимизации процесса в биофармацевтических производственных операциях.

Ключевые драйверы рынка

Технологические достижения

Исследования и разработки привели к разработке современных мембранных материалов с улучшенными свойствами, такими как улучшенная селективность, устойчивость к загрязнению и механическая прочность. Полимерные мембраны, включая полисульфон, полиэфирсульфон и поливинилиденфторид, широко используются в фильтрации с полыми волокнами благодаря их превосходной химической стойкости и совместимости с широким спектром приложений. Нанотехнологии были интегрированы в конструкцию мембран с полыми волокнами для улучшения производительности фильтрации на наноуровне. Нанокомпозитные мембраны, содержащие наночастицы, такие как углеродные нанотрубки, оксид графена и оксиды металлов, демонстрируют улучшенные механические свойства, увеличенную площадь поверхности и улучшенную проницаемость, что делает их пригодными для высокоэффективных фильтрационных приложений. Методы модификации поверхности, такие как плазменная обработка, химическая прививка и послойное осаждение, используются для изменения поверхностных свойств мембран из полых волокон, включая поверхностный заряд, гидрофильность и шероховатость. Поверхностно-модифицированные мембраны демонстрируют пониженную склонность к загрязнению, повышенную селективность и улучшенную эффективность разделения по сравнению с немодифицированными мембранами.

Достижения в проектировании и конфигурации модулей привели к разработке более компактных, эффективных и экономичных систем фильтрации из полых волокон. Инновационная геометрия модулей, конфигурации каналов и механизмы распределения потока оптимизируют динамику жидкости, минимизируют падение давления и улучшают скорость массообмена, что приводит к повышению пропускной способности и улучшению производительности процесса. Системы фильтрации из полых волокон все чаще интегрируются с другими операциями, такими как ультрафильтрация, микрофильтрация, обратный осмос и хроматография, для создания полностью автоматизированных и интегрированных платформ фильтрации. Эти интегрированные системы предлагают возможности бесшовного управления процессом, мониторинга в реальном времени и управления данными, оптимизируя рабочие процессы биообработки и сокращая вмешательство оператора. Использование одноразовых систем фильтрации с полыми волокнами получило распространение в биофармацевтическом производстве благодаря их гибкости, масштабируемости и снижению риска перекрестного загрязнения. Одноразовые фильтры с полыми волокнами устраняют необходимость в проверке очистки и стерилизации, сокращают время простоя между партиями и повышают эффективность работы на биопроизводственных предприятиях. Интеграция интеллектуальных датчиков, автоматизации и технологий Интернета вещей (IoT) в системы фильтрации с полыми волокнами обеспечивает мониторинг в реальном времени, прогностическое обслуживание и возможности дистанционного управления. Интеллектуальные системы фильтрации предоставляют ценную информацию о параметрах процесса, целостности фильтра и показателях производительности, позволяя операторам оптимизировать процессы фильтрации и обеспечивать качество и постоянство продукции. Этот фактор будет способствовать развитию глобального рынка фильтрации с полыми волокнами.

Растущий спрос на биофармацевтические препараты

Биофармацевтические препараты, такие как моноклональные антитела, рекомбинантные белки, вакцины и клеточная терапия, требуют специализированных производственных процессов. Системы фильтрации с полыми волокнами играют решающую роль в этих процессах, облегчая очистку, концентрацию и разделение биомолекул из сложных супернатантов клеточных культур и ферментационных бульонов. Биофармацевтические препараты должны соответствовать строгим требованиям чистоты и безопасности, чтобы гарантировать эффективность продукта и безопасность пациента. Системы фильтрации с полыми волокнами обеспечивают высокий уровень чистоты и эффективности, позволяя удалять примеси, загрязняющие вещества и белки клеток-хозяев из потоков биопроцессов, сохраняя при этом желаемые терапевтические молекулы.

Системы фильтрации с полыми волокнами обеспечивают масштабируемость и гибкость, что делает их подходящими как для мелкомасштабных исследований, так и для крупномасштабного производства биофармацевтических препаратов. Эти системы можно легко интегрировать в существующие рабочие процессы биообработки и адаптировать для удовлетворения различных объемов производства и требований к процессу. Тенденция к непрерывным процессам биопроизводства требует использования технологий непрерывной последующей обработки, включая фильтрацию с полыми волокнами. Системы непрерывной фильтрации обеспечивают бесперебойную работу, повышенную производительность и сокращенное время цикла по сравнению с традиционными методами пакетной обработки.

Внедрение одноразовых систем фильтрации с полыми волокнами растет в биофармацевтическом производстве из-за их гибкости, экономической эффективности и сниженного риска перекрестного загрязнения. Одноразовые системы устраняют необходимость в проверке очистки и стерилизации, оптимизируют рабочие процессы биообработки и минимизируют время простоя между производственными циклами. Растущий поток новых биологических препаратов, включая конъюгаты антитела-лекарства, генную терапию и клеточную терапию, стимулирует спрос на передовые технологии фильтрации. Системы фильтрации с полыми волокнами поддерживают производство этих инновационных методов лечения, предоставляя эффективные и надежные решения для последующей обработки. Регулирующие органы, такие как Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) и Европейское агентство по лекарственным средствам (EMA), устанавливают строгие правила и положения для процессов производства биофармацевтических препаратов. Системы фильтрации с полыми волокнами помогают производителям биофармацевтических препаратов соблюдать нормативные требования, обеспечивая качество, последовательность и прослеживаемость продукции на протяжении всего производственного процесса. Этот фактор будет стимулировать спрос на мировом рынке половолоконной фильтрации.

Растущее внимание к интенсификации и оптимизации процессов

Интенсификация процессов направлена на максимизацию эффективности операций по биообработке, включая последующие этапы обработки, такие как фильтрация. Системы половолоконной фильтрации обеспечивают непрерывную работу, что может значительно повысить производительность по сравнению с традиционными методами пакетной обработки. С помощью половолоконной фильтрации производители биофармацевтических препаратов могут добиться более высокой пропускной способности и более короткого времени обработки, что приводит к повышению производительности и снижению производственных затрат. Системы половолоконной фильтрации имеют компактную площадь, что делает их идеальными для предприятий с ограниченным пространством или тех, кто стремится оптимизировать свою производственную площадь. Объединяя несколько операций в одну систему, половолоконная фильтрация обеспечивает интенсификацию процесса, минимизируя при этом физическую площадь биоперерабатывающего предприятия. Системы фильтрации с полыми волокнами обеспечивают эффективное разделение и очистку биомолекул из сложных технологических потоков, включая супернатанты клеточных культур и ферментационные бульоны. Высокое отношение площади поверхности к объему мембран с полыми волокнами обеспечивает быстрый массоперенос и высокую скорость фильтрации, что приводит к повышению эффективности процесса и извлечению продукта.

Интенсификация процесса с помощью фильтрации с полыми волокнами может улучшить качество продукта за счет снижения риска деградации и загрязнения продукта. Мембраны с полыми волокнами эффективно удаляют примеси, частицы и белки клеток-хозяев из потоков биопроцессов, сохраняя желаемые биомолекулы, что приводит к более чистым и однородным конечным продуктам. Системы фильтрации с полыми волокнами обладают высокой масштабируемостью и адаптируемостью к различным масштабам производства, что делает их подходящими как для мелкомасштабных исследований, так и для крупномасштабных производственных операций. Производители могут легко масштабировать или уменьшать процессы фильтрации с полыми волокнами, чтобы соответствовать меняющимся производственным требованиям и оптимизировать использование ресурсов. Интеграция фильтрации полых волокон с одноразовыми технологиями еще больше усиливает интенсификацию и оптимизацию процесса в биофармацевтическом производстве.

Одноразовые фильтры из полых волокон устраняют необходимость очистки и проверки между партиями, сокращая время простоя и повышая эффективность работы. Одноразовые системы обеспечивают гибкость и экономическую эффективность, что делает их привлекательными вариантами для стратегий интенсификации процесса. Регулирующие органы требуют от производителей биофармацевтической продукции придерживаться строгих правил и стандартов для обеспечения безопасности, эффективности и качества продукции. Системы фильтрации полых волокон помогают производителям соблюдать нормативные требования, предоставляя надежные и воспроизводимые решения для фильтрации, которые соответствуют самым высоким отраслевым стандартам. Этот фактор ускорит спрос на мировом рынке фильтрации полых волокон в предстоящие периоды.

Основные проблемы рынка

Конкуренция и ценовое давление

Рынок фильтрации полых волокон становится все более насыщенным многочисленными производителями и поставщиками, предлагающими аналогичные продукты и технологии. Этот высокий уровень конкуренции усиливает ценовое давление, поскольку компании соревнуются за долю рынка, предлагая конкурентоспособные ценовые стратегии для привлечения клиентов. Клиенты, особенно в таких отраслях, как биофармацевтика, очистка воды, а также продукты питания и напитки, часто очень чувствительны к цене при выборе решений для фильтрации. Они ищут экономически эффективные варианты без ущерба для качества или производительности. Производители сталкиваются с необходимостью поддерживать конкурентоспособные цены, сохраняя при этом прибыльность.

Консолидационные мероприятия, такие как слияния и поглощения в отрасли половолоконной фильтрации, могут усилить конкуренцию между крупными конгломератами, что приводит к ценовому давлению, поскольку компании стремятся завоевать доминирующее положение на рынке и расширить свою клиентскую базу. Экономические колебания, курсы валют и геополитическая напряженность могут влиять на производственные затраты, цены на сырье и эксплуатационные расходы. Компании, работающие на рынке половолоконной фильтрации, должны преодолевать эти трудности, сохраняя при этом конкурентоспособные ценовые стратегии, чтобы оставаться прибыльными на динамичном мировом рынке. Соблюдение нормативных стандартов и требований к качеству увеличивает общую стоимость производства половолоконной фильтрационной продукции.

Компании должны инвестировать в меры контроля качества, сертификацию и программы соответствия для обеспечения безопасности продукции и соответствия нормативным требованиям, что может дополнительно способствовать ценовому давлению.

Поддержание целостности и производительности мембраны

Мембраны из полых волокон подвержены загрязнению и образованию накипи, когда частицы, белки, минералы и другие загрязняющие вещества накапливаются на поверхности мембраны или в порах мембраны. Загрязнение и образование накипи снижают проницаемость мембраны, увеличивают перепад давления и со временем ухудшают производительность фильтрации, что требует частой очистки и обслуживания для восстановления целостности мембраны. Воздействие агрессивных химикатов, чистящих средств и дезинфицирующих растворов может вызвать химическую деградацию мембран из полых волокон, что приводит к потере механической прочности, изменению структуры пор и снижению эффективности фильтрации. Совместимость с протоколами очистки и устойчивость к химической деградации являются критическими факторами при выборе мембранных материалов для конкретных применений.

Механические напряжения, включая колебания давления, вибрации, вызванные потоком, и физическое истирание, могут повредить мембраны из полых волокон и нарушить их структурную целостность. Механические повреждения могут привести к разрыву мембраны, поломке волокон или потере фильтрационной способности, что требует принятия превентивных мер, таких как правильное проектирование, эксплуатация и обслуживание системы. Биологическое обрастание, накопление микроорганизмов, таких как бактерии, водоросли и биопленки, на поверхности мембран, может происходить в приложениях по очистке воды и биообработке, что приводит к снижению проницаемости, увеличению потребления энергии и микробному загрязнению потоков фильтрата. Эффективные стратегии дезинфекции и контроля биопленки имеют важное значение для смягчения биообрастания и поддержания производительности мембран.

Со временем мембраны из полых волокон подвергаются естественному старению и износу, характеризующемуся изменениями свойств материала, морфологии пор и характеристик поверхности. Такие явления, связанные со старением, как уплотнение мембраны, закупорка пор и шероховатость поверхности, могут отрицательно влиять на эффективность фильтрации и требуют периодической замены или восстановления мембраны для обеспечения оптимальной работы.

Основные тенденции рынка

Растущее внедрение в сфере продуктов питания и напитков

Технология фильтрации с использованием полых волокон позволяет удалять твердые частицы, микроорганизмы и примеси из потоков продуктов питания и напитков, что приводит к получению продуктов с повышенной прозрачностью, вкусом и стабильностью. Системы фильтрации используются в таких областях, как осветление сока, осветление вина и пива, переработка молочных продуктов и очистка воды, чтобы соответствовать строгим стандартам качества и предпочтениям потребителей в отношении чистых и безопасных продуктов. Фильтрация с использованием полых волокон помогает продлить срок годности скоропортящихся продуктов питания и напитков, удаляя микроорганизмы, вызывающие порчу, и подавляя рост микробов. Системы фильтрации используются в таких процессах, как пастеризация, стерилизация и асептическая упаковка, для сохранения свежести, целостности и пищевой ценности продукта на протяжении всего хранения и дистрибуции.

Системы фильтрации из полых волокон обеспечивают преимущества с точки зрения эффективности процесса, энергопотребления и использования ресурсов по сравнению с традиционными методами фильтрации. Эти системы используют компактные мембранные модули, требуют минимального пространства и занимаемого оборудования и могут работать с использованием методов фильтрации под низким давлением, что приводит к снижению энергопотребления, использования воды и образования отходов. Соблюдение правил безопасности пищевых продуктов и стандартов качества имеет первостепенное значение в пищевой промышленности и производстве напитков. Системы фильтрации из полых волокон помогают производителям продуктов питания и напитков соблюдать нормативные требования, предоставляя надежные и эффективные решения для фильтрации, которые обеспечивают безопасность, последовательность и прослеживаемость продукции на протяжении всего процесса производства. Технология фильтрации с использованием полых волокон универсальна и адаптируется к широкому спектру применений в пищевой промышленности, включая очистку, стерилизацию, концентрацию и разделение.

Системы фильтрации можно настраивать в соответствии с конкретными требованиями к процессу и спецификациями продукта, что обеспечивает гибкость и универсальность для производителей продуктов питания и напитков, стремящихся оптимизировать производственные процессы и удовлетворять меняющиеся требования потребителей. Растущий интерес потребителей к тенденциям в области здоровья и благополучия, включая продукты с чистой этикеткой, натуральные ингредиенты и функциональные продукты питания, стимулирует спрос на технологии фильтрации, которые сохраняют целостность и пищевую ценность продукта. Фильтрация с использованием полых волокон обеспечивает бережную обработку продуктов питания и напитков, сохраняя при этом основные питательные вещества, витамины и биоактивные соединения, что соответствует предпочтениям потребителей в отношении более здорового и устойчивого выбора.

Сегментарные данные

Сведения о материалах

С учетом материала, в течение прогнозируемого периода, как ожидается, полимерный сегмент будет испытывать быстрый рост на мировом рынке фильтрации с использованием полых волокон. Полимерные мембраны претерпели значительные усовершенствования в последние годы, что привело к разработке высокопроизводительных материалов с улучшенными фильтрационными свойствами. Эти инновации включают оптимизацию распределения размеров пор, модификации поверхности и повышенную механическую прочность, что приводит к превосходной эффективности и долговечности фильтрации. Полимерные половолоконные мембраны предлагают экономически эффективную альтернативу традиционным фильтрационным материалам, таким как керамические и металлические мембраны. Масштабируемость и универсальность полимерных мембран делают их пригодными для широкого спектра применений в различных отраслях промышленности, включая очистку воды и сточных вод, биофармацевтическое производство, переработку продуктов питания и напитков, а также промышленное разделение.

Полимерные мембраны можно проектировать и настраивать в соответствии с конкретными требованиями к применению, что позволяет производителям адаптировать свойства мембран, такие как размер пор, отсечка по молекулярной массе (MWCO) и химия поверхности, для оптимизации производительности фильтрации для различных условий процесса и потоков подачи. Полимерные половолоконные мембраны демонстрируют превосходную химическую стойкость и стабильность, что делает их пригодными для использования в суровых рабочих условиях и сложных потоках подачи, содержащих едкие химикаты, органические растворители и агрессивные биологические агенты. Их прочность и долговечность обеспечивают долгосрочную надежность и производительность в сложных промышленных приложениях. Рост населения мира, урбанизация и индустриализация стимулируют спрос на решения для очистки воды и сточных вод. Полимерные половолоконные мембраны широко используются в мембранных биореакторах (МБР), системах обратного осмоса (ОО) и процессах микрофильтрации (МФ) для удаления загрязняющих веществ, патогенов и примесей из источников воды, способствуя росту полимерного сегмента на рынке фильтрации полых волокон.

Аналитика применения

Исходя из области применения, прогнозируется, что сегмент непрерывной перфузии клеток будет испытывать быстрый рост на мировом рынке фильтрации полых волокон в течение прогнозируемого периода. Системы непрерывной перфузии клеток предлагают несколько преимуществ по сравнению с традиционными процессами периодического культивирования клеток, включая более высокую плотность клеток, повышенную производительность и улучшенное качество продукции. Технология фильтрации полых волокон обеспечивает непрерывное удаление отходов и пополнение питательных веществ, создавая оптимальные условия для роста клеток и экспрессии белка. Системы непрерывной перфузии клеток обеспечивают больший контроль над условиями культивирования клеток, позволяя точно регулировать такие параметры, как уровень питательных веществ, pH и растворенный кислород. Этот улучшенный контроль процесса позволяет производителям биофармацевтической продукции оптимизировать выход продукции, снизить изменчивость и достичь постоянного качества продукции.

Системы непрерывной перфузии клеток требуют меньше ручного вмешательства и мониторинга по сравнению с процессами культивирования партии, что приводит к снижению трудозатрат и эксплуатационных расходов. Автоматизируя операции культивирования клеток и минимизируя время простоя между партиями, технология фильтрации полых волокон помогает производителям достигать более высокой пропускной способности и эксплуатационной эффективности. Системы фильтрации полых волокон обладают высокой масштабируемостью и адаптируемостью к различным масштабам производства, что делает их подходящими как для мелкомасштабных исследований, так и для крупномасштабного коммерческого биопроизводства. Технология непрерывной перфузии клеток позволяет интенсифицировать процесс, позволяя производителям максимально использовать емкость биореактора и достигать более высоких объемов производства в рамках существующих ограничений объекта. Системы непрерывной перфузии клеток особенно хорошо подходят для производства ценных биологических препаратов, таких как моноклональные антитела, терапевтические белки и вирусные векторы. Эти биофармацевтические продукты часто требуют точного контроля условий культивирования клеток и строгих стандартов качества, что делает технологию непрерывной перфузии привлекательным вариантом для производителей, стремящихся оптимизировать производственные процессы и соответствовать нормативным требованиям.

Региональные данные

Северная Америка стала доминирующим регионом на мировом рынке фильтрации полых волокон в 2023 году.

Фильтрация полых волокон играет важнейшую роль в процессах производства биофармацевтических препаратов, включая культивирование клеток, очистку и формулирование, что обуславливает спрос на решения для фильтрации в Северной Америке. В Северной Америке действуют строгие нормативные требования, регулирующие качество, безопасность и эффективность фармацевтических и биофармацевтических продуктов. Соблюдение правил, таких как те, которые введены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA), требует использования высокопроизводительных технологий фильтрации, что способствует известности систем фильтрации с полыми волокнами в регионе.

Последние разработки

• В феврале 2023 года корпорация Repligen, лидер в области наук о жизни, специализирующаяся на технологиях биообработки, представила TangenX SC, ознаменовав первое в отрасли устройство для фильтрации с тангенциальным потоком (TFF) без держателя. Эта инновационная технология специально разработана для производства биологических препаратов, где абсолютно закрытые системы являются обязательными, например, при производстве конъюгатов антител с лекарственными средствами (ADC), вирусных векторов, нуклеиновых кислот и липидных наночастиц. Она также находит применение в производстве моноклональных антител и рекомбинантных белков. TangenX SC представляет собой значительный прогресс в технологии TFF с плоским листом для ультрафильтрации и диафильтрации (UF/DF), важных процессов практически в каждой биофармацевтической производственной операции по концентрации и очистке лекарственных средств.

Ключевые игроки рынка

• RepligenCorporation
• DanaherCorporation
• Asahi KaseiCorporation
• Parker-HannifinCorporation
• Sartorius AG
• TOYOBO CO., LTD
• Kuraray Co., Ltd.
• Koch Industries Inc.
• MANN+HUMMEL International GmbH & Co.KG
• CoorsTek, Inc.