開發更耐用的薄膜，催生出更具彈性的免洗袋，需要多年嚴謹地反覆修改和測試。
Shannon Cleveland 站在 M Lab 裡，手拿一只 Ultimus 膜製的免洗袋。
2023年9月18日 | 6分鐘
一切不像肉眼看到的那麼簡單。
在多層材料内部，不同材料層有不同的用途。有些提供完整的結構，其他輔助材料則承受溫度壓力或提供彎曲所需的韌性。無論是我們駕駛的汽車的輪胎、太空人穿的太空衣，還是生物製藥製造商所用的新型免洗袋子，無不如此。
過去幾年，Merck 的工程師—包括 Shannon Cleveland 和 David DeCoste—一直努力設計藥物製造設備內襯的新型免洗袋。開發這種免洗袋絶非易事：畢竟團隊需要弄清楚需用的材料，最重要的是確保這些材料層無縫接合。
「這種膜由十三層組成，每一層都有特定的用途。」該團隊的研發主管 DeCoste 表示。「有些材料層提供了細胞生長適合的環境，另一些則提供了必要的強度和韌性。產品上市需要一個跨部門組成的龐大開發團隊。」
以終為始
在許多生物處理設施中，免洗袋用於內襯生物反應器中，類似啤酒廠大型發酵罐中常用的設備。生物反應器培養生產救命藥物的細胞和其他材料。免洗袋可加快藥品生產速度，縮短批次間隙清潔時間，且有許多其它優势。即工廠可以在更短時間内生產更多的藥物。
如果裝有藥物混合物的免洗袋泄漏，後果會十分令人沮喪且代價不菲。這些袋子需要裝大量液體，經歷各種溫度範圍且會在工廠内被到處搬運，因此始終逃不開磨損和刺穿的風險。
對Cleveland等人而言，他們的工作最終關係著病人的禍福，偶爾辛苦漫長的一天也變得格外有意義。「知道自己幫助開發了如此重要的產品，我感到非常高興。」她說。
頂級角逐者
在幾年的時間里，美國麻州貝德福德的研發團隊（包括Cleveland及其同事）精心開發並比較了不同的材料組合，創造出用於免洗袋的新型薄膜。他們很快發現添加編織尼龍可以提高強度和彈性。
含尼龍的薄膜性能出色卻不易將不同材料層黏在一起，因此他們開始尋找其他聚合物。該團隊需要開發一個連接層，或將結構固定在一起的材料層。於是他們開始仔細測試不同的組合。
在實驗室中，工程師將膜置於巨大的壓力下，進行成百上千次反覆扭曲和壓縮——準確地說是 2,700 次。
Cleveland恰當地描述了薄膜經過「絞擰器」的過程後，她對扭曲對材料形成的壓力進行計量。Cleveland和同事還通過另一項測試，計算金屬點刺穿薄膜需要的時間。
這些測試及一系列其他配套測試使研究人員得出一個不太令人滿意的結論：最後一組候選材料的表現均相同。測試無法分辨接合層中各種聚合物的差異 。但Cleveland可通過視覺發現受壓材料之間的差異。她知道差異不止這些。
「我需要新的數據來了解薄膜間的差異。我需要想出新的測試方法。」Cleveland說。
霧霾天
認真翻查文獻後，Cleveland决定嘗試其他方法。是的，找到正確的聚合物組合並改進薄膜層組合過程固然重要，但找到評估不同成分的方法是關鍵的突破口。
Cleveland决定使用鈍點拉伸不同的薄膜，而不是用尖锐的物體刺穿薄膜。移位的材料看起來有點渾濁，因此Cleveland判斷自己應該針對它計量。薄膜拉伸得越多，看起來就越渾濁、越薄。
她的實驗室以前没人進行過這類嘗試，因此不太容易獲得適合的裝備。幸運的是，她曾在目前的實驗室樓下的過濾研發實驗室工作，在那裡確實需要考慮並測試渾濁度。雖然他們測試的是液體而不是薄膜，但Cleveland仍然决定不妨試試。
既然可以量化水中的渾濁度，為什麼不看看塑膠的呢？
Cleveland腦海里冒出大量文獻，手持剪刀和標籤，即刻開始工作。她切下小塑膠片，放入比色皿中後啟動濁度儀。經幾輪開發後，她發現了曙光。她找到了一種量化方法，了解哪些薄膜濁度更低，因而更具彈性。這項新測試讓團隊可進一步完善和改進薄膜的外觀和性能。
她對這些問題很感興趣。袋子問題需要持續的創意思考。「我很高興。」她說道，並反思了製作這種薄膜的創意（儘管不太正統）思考過程。「很高興能够以自己的方式思考並做出一番成就。」
在學校里，嶄露頭角的科學家都會學到假設和反覆測試的作法。有時，他們需要針對測試方法進行測試。不過，正是這種難題不斷激發Cleveland及其同事的興趣。從實驗室早期，到與製造團隊一起工作並最終發布成果，一百多人通力合作，將 Ultimus薄膜和新型免洗袋變成現實。
不過，他們不因Ultimus而停滯不前。整個團隊又在尋找新的解决方案，包括更易運輸和包裝的袋子。他們所有的工作聚焦在一個共同目標：幫助生物製藥製造商更快地生產救命藥物。更優性能的薄膜和袋子即將產生。當然，很可能還需要更多的測試手段。
更多關於 Ultimus
Ultimus®薄膜可用於Mobius® 3D免洗生物處理袋，為所有免洗的製造難題帶來更強大、更耐用的解決方案。了解更多有關 Ultimus® 薄膜的訊息、它如何為生物加工應用提供額外強度和安全性、查看相關規格等。
特别感謝
Shannon Cleavland 和 David DeCoste，感謝所有在這款薄膜開發中任關鍵角色的同事，特别是研發同事 Joe Cianciolo、Joe Muldoon、Brian Pereira、Diana Perez、Marissa Maher 和 Kate O'Brien。
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