В чем разница между фильтрацией с нормальным потоком и фильтрацией с тангенциальным потоком?
Среди различных доступных методов фильтрации фильтрация с нормальным потоком (NFF) и фильтрация с тангенциальным потоком (TFF) являются двумя широко используемыми методами осветления и разделения как для предшествующей, так и для последующей обработки в процессе производства биофармацевтических препаратов. В этой статье мы объясним различия между TFF и NFF, а также их преимущества и недостатки.
Понимание фильтрации с нормальным потоком
Фильтрация с нормальным потоком (также известная как тупиковая фильтрация) — это традиционный метод фильтрации, при котором растворы текут вертикально через мембрану. Молекулы, размер которых превышает поры мембраны, удерживаются, а молекулы меньшего размера проходят сквозь них.
Преимущества:
Фильтрация с нормальным потоком широко используется в различных отраслях промышленности на протяжении многих лет, что облегчает поиск подходящих фильтров и мембран. Система фильтрации с нормальным потоком проста и проста в настройке, чем система TFF.
Недостаток:
Однако у обычной проточной фильтрации есть недостаток: макромолекулы имеют тенденцию накапливаться на поверхности мембраны, образуя слой, известный какфильтрационный осадок. По мере увеличения времени фильтрации этот слой становится толще, что приводит к снижению эффективности фильтрации и сокращению срока службы мембраны.
Понимание тангенциальной фильтрации потока
При фильтрации с тангенциальным потоком жидкость течет по касательной через поверхность мембраны, а разница трансмембранного давления, создаваемая жидкостью, прижимает часть раствора к мембране фильтра, в то время как удерживаемая часть циркулирует обратно через систему.
Преимущества:
1. Отсутствие осадка на фильтре
При тангенциальной фильтрации образец течет и промывает поверхность мембраны, что предотвращает накопление макромолекул и минимизирует концентрационную поляризацию из-за снижения скорости потока. Таким образом, это обеспечивает постоянную скорость потока и значительно продлевает срок службы мембраны фильтра. Кроме того, определяется и поддерживается трансмембранное давление, что позволяет обрабатывать большие объемы с использованием оптимальной площади поверхности мембраны.
2. Нежное разделение:
TFF работает при низком трансмембранном давлении, что обеспечивает бережное разделение и минимальное напряжение сдвига на чувствительных биомолекулах. Скорость сдвига можно точно регулировать, изменяя скорость потока сырья.
3. Концентрация и диафильтрация
Кроме того, пермеат, прошедший через мембрану, собирается, а оставшаяся жидкость перерабатывается и концентрируется, что позволяет осуществлять замену буферов (диафильтрацию) при тангенциальной проточной фильтрации.
4. Линейное масштабирование
Наконец, системы TFF имеют модульную природу, что позволяет гибко увеличивать площадь фильтрации за счет добавления дополнительных модулей или увеличения длины (модули из полого волокна). По этой причине большинство устройств TFF линейно масштабируемы.
5. Многоразовый
При правильной очистке и хранении устройства TFF можно использовать повторно, что значительно снижает затраты на расходные материалы по сравнению с обычной проточной фильтрацией.
Недостаток:
Сложность:Для достижения оптимальной производительности важно точно настроить рабочие условия, включая трансмембранное давление, скорость поперечного потока, температуру и т. д.
Таким образом, системы TFF могут быть более сложными в настройке и эксплуатации по сравнению с обычной проточной фильтрацией, требуя дополнительного оборудования, такого как держатели, насосы, датчики давления, а также неся затраты на внедрение надежных систем управления для поддержания идеальных условий эксплуатации. Что также приведет к более высоким первоначальным инвестиционным затратам.
