Полая волоконно -волоконная мембрана, каковы приложения и преимущества в фильтрации?
Что такое мембрана полого волокна?
Мембрана полого волокна (HFM) представляет собой синтетический полупрозрачный барьерный материал, состоящий из бесчисленных крошечных полых волокон. Эти тонкие волокна характеризуются их внутренними полыми каналами и покрыты микропорами. Они проверяют частицы, протекающие через них по размеру микропоров, позволяя только молекулам определенного размера или меньшего для прохождения, процесс, основанный на стандарте молекулярного обрезания (MWCO). С тех пор, как он был впервые разработан для обратного осмоса в 1960 -х годах, применение полых волоконных мембран расширилось до обработки воды, опреснения, клеточной культуры, медицины и тканевой инженерии. В коммерческих приложениях эта мембрана обычно интегрируется в элемент фильтра, обеспечивая эффективные средства для точного разделения жидкостей.
Каков принцип фильтрации колонн полого волокна?
Принцип работы компонентов колонны с полым волокном основан на технологии мембранной фильтрации. Короче говоря, колонны с полым волокном изготовлены из мембран, используемых для фильтрации в полые столбцы. Когда фильтрат протекает через середину мембраны полого волокна, технология тангенциальной фильтрации потока (TFF) используется для достижения эффективного разделения больших молекул и малых молекул. TFF позволяет веществам течь параллельно поверхности мембраны вместо непосредственно через мембрану, тем самым снижая риск блокировки и повышая эффективность фильтрации.
Когда проходит жидкость, поры мембраны позволяют проходить только молекулы определенного размера, в то время как более крупные молекулы или частицы сохраняются. Этот процесс разделения обычно включает скрининг физического размера, а также может включать селективное разделение химической аффинности. Размер пор на мембране определяет, какие вещества могут пройти. Диаметр этих пор обычно находится в диапазоне нескольких нанометров до нескольких микрон, которые можно настроить в соответствии с потребностями применения. Для применений, которые требуют удаления бактерий и вирусов, мембраны с полой волокном могут иметь достаточно малые поры, чтобы обеспечить микрофильтрационные или ультрафильтрационные функции.
Введение в компоненты столбца с полым волокном
Компоненты колонки полого волокна включают в себя:
1. Мембрана полого волокна: это основная часть колонки полого волокна, которая состоит из множества полых волоконных мембран, изготовленных из материала MPES, и отвечает за разделение веществ во время процесса фильтрации. Мембраны с полым волокном представляют собой в основном асимметричные структуры, состоящие из тонкого поверхностного слоя и пористого опорного слоя.
2. Жилье: изготовлен из коррозионного прозрачного полигольфонового материала, он используется для защиты внутренних волокон и поддержания целостности структуры.
3. порт подачи/ретентата: изготовленный из белого полисульфона, расположенный в верхней/нижней части колонны, используемый для направления жидкости в колонке волокна и из него.
4. Permeate Port: изготовлен из белого полисульфона, расположенный на стороне колонны, где фильтрованная жидкость покидает мембрану.
5. Конечные крышки: Закройте оба конца пакета волокна, чтобы гарантировать, что жидкость может проходить только через внутреннюю часть пологоо волокна.
6. Внутренние уплотнения: изготовленные из полиуретановой/эпоксидной смолы, обертывая каждую колонку с полым волокном, обеспечивая участок поддержки для столбца полого волокна и полностью выделяя канал потока подачи и канал потока Permeate.
7. Уплотнительные кольца/уплотнения: изготовлены из силикона, чтобы гарантировать, что в колонке нет утечки жидкости и сохранить целостность закрытой системы.
Эти компоненты колонки с полым волокном работают вместе, чтобы обеспечить эффективность и надежность процесса фильтрации, подходящие для различных промышленных и лабораторных применений.
Каковы преимущества полых волокон?
1. Высокая скорость потока и высокая грузоподъемность.
Мембраны с пустыми волокнами имеют высокое соотношение площади поверхности к объему, что означает, что они могут обрабатывать большое количество жидкости в небольшом пространстве. В частности, они могут: (1) увеличить пропускную способность обработки: в оборудовании того же объема мембраны с полой волокнистыми средствами могут обрабатывать больше жидкости из -за их более крупной площади поверхности, что особенно важно для промышленных применений, которые требуют обработки больших количеств жидкости. (2) Повышение эффективности разделения: большая площадь поверхности означает больше возможностей для жидкости связаться с мембраной, а также более частый и эффективный обмен материалами в процессе разделения. Это не только повышает эффективность разделения, но и обеспечивает качество и чистоту конечного продукта.
2. Мягкая и низкая сила сдвига.
Мембраны с полым волокном имеют структуру открытого канала с открытым каналом, не содержащей экрана, которая позволяет избежать нерегулярной и сильной турбулентности во время циркуляции биологических жидкостей, поэтому они имеют более низкую силу сдвига. Легкие условия могут эффективно предотвратить агрегацию и конформационные изменения биологических макромолекул, таких как белки, что полезно для защиты целостности макромолекул, таких как вирусные белки, и повышение уровня активности выходов целевых образцов.
В некоторых биофармацевтических производственных процессах этап TFF имеет особые требования, что приводит к низким уровням восстановления, включая блокировку, чрезмерное напряжение, чувствительность к сдвигу целевой молекулы или высокую вязкость.
3. Простая эксплуатация и легкая добыча.
Колонны с пустыми волокнистыми мембранами предназначены для достижения более простой и более высокой разработки лекарств и производства путем минимизации этапов эксплуатации оборудования, таких как смачивание и стерилизация. Одноразовые мембранные колонны устраняют необходимость в очистке растворов и очистки.
4. Возобновляемость.
Столбцы с полым волокном могут быть очищены и восстановлены с использованием 0. 5m NaOH. Просто циркулируя раствор NAOH через колонку полого волокна, остатки, прикрепленные к поверхности мембраны, могут быть эффективно удалены, тем самым быстро восстанавливая его первоначальную эффективность фильтрации, что позволяет избежать высокой стоимости частой замены мембраны.
5. Надежная линейная производительность усиления.
Путь потокового потока полого волокна проста, потерь падения давления потока жидкости невелика, а давление мембраны TMP равномерное вдоль пути потока, что способствует улучшению общего использования площади мембраны. Модель механики зрелого трубчатого путя проток обеспечивает идеальную теоретическую основу для прямой линейной амплификации и обеспечивает скорость успеха усиления процесса.
Типичные применения столбцов с полым волокном
Колонны с пустыми волокнами играют жизненно важную роль в биотехнологии и фармацевтической промышленности, а их области применения широко распространены, в основном, включая:
1. Очистка и концентрация вакцин. Колонны с полым волокном могут концентрировать препараты вакцины и увеличивать их концентрацию в конечном продукте, удаляя нежелательные примеси малых молекул посредством диализа для улучшения чистоты и безопасности вакцин.
2. Очистка и концентрация вирусных векторов: в генной терапии и развитии вакцины высокая чистота вирусных векторов является обязательной. Колонны с полым волокном могут эффективно отделять вирусные векторы посредством сортировки физического размера, сохранять их целостность и активность и удалять мелкие молекулы с помощью диализа для повышения эффективности очистки.
3. Разъяснение и фильтрация клеток и бактерий в ферментационном бульоне: колонны с полым волокном могут быстро удалять клетки и бактерии из биологической смеси, продуцируемой ферментацией, чистой мутностью и обеспечивать чистые начальные материалы для последующих этапов экстракции и очистки.
4. Восстановление и промывание клеток и бактерий: после культуры клеток и процесса микробной ферментации необходимо восстановить клетки для дальнейшего анализа или извлечения продукта. Колонны с полым волокном могут эффективно собирать ячейки и удалять примеси из культуральной среды, обеспечивая мягкую среду промывки для поддержания целостности клеток.
5. Концентрация белка и диализ: колонны с полым волокном особенно важны в инженерии белков. Они могут не только концентрировать растворы белка, но и удалять соли и другие примеси малых молекул, что имеет решающее значение для развития и выработки белковых лекарств.
Эти области применения демонстрируют универсальность и эффективность колонн с полыми волокнами в современных биопроцесках, тем самым играя ключевую роль в подготовке, очистке и обработке биологических продуктов.
