Какие существуют методы очистки кассет для листового белья?

Если вы работаете в биотехнологии, фармацевтическом производстве или в любой другой области, где используется ультрафильтрация для концентрирования, очистки или разделения биомолекул (например, белков, антител или супернатантов клеточных культур), вы, вероятно, работали с плоскими кассетами. Я являюсь их поставщиком более десяти лет, и один вопрос, который я получаю гораздо чаще, чем спецификации продукта: «Как правильно чистить кассету с плоскими листами?» Откажитесь от обычных приемов полоскания и протирания, которые вы можете найти в старых лабораторных руководствах: уборка заключается не только в том, чтобы сделать ее красивой. Речь идет о поддержании производительности фильтрации на должном уровне, продлении срока службы ваших кассет (что сэкономит вам массу денег в долгосрочной перспективе) и предотвращении перекрестного загрязнения между партиями. Если вы здесь, скорее всего, вы уже знаете, что плохая очистка приводит к таким вещам, как снижение скорости потока, сокращение срока службы кассет или даже порча партий. Давайте разберем это шаг за шагом, без причудливого жаргона, просто прямой разговор, который я говорю своим клиентам, когда они звонят в панике по поводу засоренной кассеты.

Прежде всего, давайте удостоверимся, что мы согласны с тем, о чем говорим. Кассеты с плоскими листами являются основой систем фильтрации с тангенциальным потоком (TFF) — это тонкие многослойные мембранные блоки, которые разделяют поток сырья на два потока: пермеат (то, что проходит через мембрану) и ретентат (то, что задерживается). Если вы ищете конкретные модели, у нас есть целая линейка:Кассеты-серия TFF-фильтрации, включаяКассеты ультрафильтрации с тангенциальным потоком,Кассеты ультрафильтрации 100 кд, иКассеты для ультрафильтрации с подвесным экраном. Теперь перейдем к чистящей части. Начнем с немедленного ополаскивания после использования — это не подлежит обсуждению, как снять обувь после прогулки под дождем. Если подождать даже час после использования, остатки высохнут на мембране, а засохший белок или остатки клеток будет труднее удалить, как застывший клей. На этом первом этапе вам нужно использовать тот же тип воды, который вы используете для лабораторных исследований или производства, — фильтрованную деионизированную (ДИ) воду, а не водопроводную воду. Почему? Водопроводная вода содержит минералы и хлор, которые могут вступать в реакцию с остатками биомолекул, усугубляя загрязнение. Пропустите деионизированную воду через кассету с той же скоростью потока, которую вы использовали во время фильтрации. Не повышайте давление сразу до очень высокого уровня — лучше всего использовать давление от низкого до умеренного (10–15 фунтов на квадратный дюйм). Вы увидите, что пермеат сначала становится мутным; продолжайте до тех пор, пока он не станет полностью прозрачным и поток ретентата не перестанет пениться. Если в вашей кассете были высокие концентрации таких веществ, как клеточный лизат или плотные белковые растворы, вам, возможно, придется сделать два быстрых промывания ДИ вместо одного. Этот шаг занимает 5–10 минут, но он наиболее важен для предотвращения образования засоров.

Далее, если у вас есть легкие или умеренные загрязнения (например, скопление белка, которое не удалилось при первом полоскании), пришло время основной стирки. Лучше всего здесь использовать разбавленный щелочной раствор, обычно гидроксид натрия (NaOH), в концентрации 0,1–0,5 М. Я знаю, о чем думают некоторые из вас: «NaOH агрессивен, не повредит ли это мембрану?» Если вы не оставляете его включенным слишком надолго, это совершенно безопасно. Щелочные растворы разрушают белковые связи, растворяют органические остатки и даже убивают микробы, проникшие в кассету. Совет от профессионала: нагрейте раствор NaOH до 30–40°C (86–104°F), прежде чем пропускать его. Тепло заставляет щелочной раствор действовать быстрее, сокращая время контакта. Пропустите его через кассету в течение 15–30 минут, сохраняя при этом умеренную скорость потока. Однако не позволяйте раствору застаиваться в кассете — застоявшаяся щелочь может вызвать скачки pH, которые со временем изнашивают мембрану. После промывки снова промойте деионизированной водой до тех пор, пока pH пермеата не станет нейтральным (проверьте его с помощью pH-полоски, это очень просто). Если загрязнение слишком стойкое, например, остатки моноклональных антител или нуклеиновых кислот, вы можете добавить небольшое количество поверхностно-активного вещества — примерно 0,1% Твина 20 — в раствор NaOH. Поверхностно-активные вещества помогают удалять гидрофобные остатки с поверхности мембраны, подобно мылу для мытья посуды от жира. Просто убедитесь, что после этого вы тщательно промыли это поверхностно-активное вещество, иначе оно может испортить скорость потока в следующем цикле фильтрации.

Теперь поговорим о более серьезных загрязнениях, ведь иногда даже самой лучшей первоначальной стирки бывает недостаточно. Возможно, вы обрабатывали супернатант клеточной культуры с большим количеством нерастворимого мусора или партию с высоким содержанием полисахаридов, прилипающих к мембране. Для этого вам понадобится более сильная химическая очистка, которую иногда называют «санитарной очисткой» или «CIP (очисткой на месте)», если вы используете всю систему. Я рекомендую здесь ферментное чистящее средство — думайте о нем как о специальной смеси ферментов, которая разъедает жесткие органические остатки. Ферментативные чистящие средства действуют лучше, чем агрессивные кислоты, при биологическом загрязнении, поскольку они воздействуют на определенные соединения, не повреждая мембрану. Ищите очиститель, предназначенный для систем ультрафильтрации, а не только для обычных лабораторных ферментов. Следуйте инструкциям производителя, но, как правило, вы запускаете его при температуре 35–45 ° C (95–113 ° F) в течение 30–60 минут с немного более высокой скоростью потока (20–25 фунтов на квадратный дюйм), чтобы убедиться, что он проник во все укромные уголки и щели плоской листовой конструкции. Если ферментативный очиститель не помогает (редко, но возможно при очень сильном загрязнении, таком как биопленка), вы можете использовать разбавленный раствор кислоты — например, лимонной кислоты в концентрации 0,5–1 М. Лимонная кислота растворяет минеральные отложения, а поскольку это мягкая кислота, она менее агрессивна, чем соляная кислота. Снова нагрейте его, дайте постоять 15–20 минут, затем тщательно промойте, пока pH пермеата не станет нейтральным. Примечание: никогда не смешивайте кислотные и щелочные растворы в кассете — они бурно реагируют, и это быстрый способ испортить кассету (а, возможно, и ваш день). Тщательно промойте деионизированной водой между щелочной и кислотной промывкой, если вам нужно сделать и то, и другое.

Подождите, есть еще одна вещь, о которой люди забывают: очистка снаружи и прокладок. Мембрана внутри — это звезда, но края и прокладки, герметизирующие слои, также могут забиться остатками. Если вы разбираете кассету (некоторые кассеты с плоскими листами предназначены для разборки, другие одноразовые, поэтому всегда проверяйте свою модель), протрите поверхности прокладок безворсовой тканью, смоченной деионизированной водой. Не используйте бумажные полотенца — на них остаются крошечные волокна, которые прилипают. Для каркаса кассеты можно использовать мягкую щетку, чтобы аккуратно удалить засохшие остатки, а затем промыть. Если у вас есть одноразовая кассета, напримерКассеты Ультрафильтрациялинию, вы не будете разбирать ее, поэтому обязательно тщательно прополоскайте ее и вымойте химическими средствами, как только закончите ее использовать, — не откладывайте ее на завтра.

Теперь поговорим о том, чего следует избегать. Я видел, как многие клиенты совершали эти ошибки, и в конечном итоге им требовалась новая кассета раньше, чем следовало бы. Во-первых, не используйте водопроводную воду ни для чего, кроме первого быстрого полоскания: минералы водопроводной воды могут накапливаться на мембране и вызывать образование накипи. Во-вторых, не используйте жесткие абразивы или стальную вату для чистки мембраны: царапины на поверхности создают крошечные отверстия, которые ухудшают показатели ограничения по молекулярной массе (MWCO), и вы не получите необходимого разделения. В-третьих, не оставляйте чистящие растворы в кассете часами или на ночь. Даже «мягкие» растворы, такие как NaOH, могут разрушить материал мембраны, если оставить их слишком надолго, особенно при высоких температурах. В-четвертых, не пропускайте проверку после очистки. Вы проделываете всю эту работу по очистке кассеты — убедитесь, что она действительно работает. Проверьте скорость потока с деионизированной водой, прежде чем использовать его для реальной партии. Сравните это со скоростью потока, когда кассета была новой. Если он составляет менее 70% от исходного, это означает, что остаточное загрязнение все еще существует, поэтому в следующий раз вам необходимо скорректировать этапы очистки.

Небольшое замечание об одноразовых и многоразовых кассетах, потому что сейчас в биопроизводстве идет большой разговор. Одноразовые кассеты отлично подходят для предотвращения перекрестного загрязнения между различными продуктами или клеточными линиями, но это не значит, что вы можете просто выбросить их в ящик после использования. Даже одноразовые кассеты необходимо быстро промыть сразу после использования, чтобы предотвратить высыхание мембраны. Многоразовые кассеты, такие какКассеты ультрафильтрации 100 кдкоторые мы производим, могут прослужить до 10–15 использований, если вы их правильно очистите — у нас были клиенты, которые использовали их 20 раз, если строго следовали нашему протоколу очистки. Компромисс заключается в том, что многоразовые изделия требуют большего ухода, но экономия средств огромна, если вы используете несколько партий.

Давайте завершим это краткой пошаговой шпаргалкой, чтобы вам не пришлось прокручивать назад. 1. Немедленно после использования: промыть деионизированной водой под давлением 10–15 фунтов на квадратный дюйм в течение 5–10 минут, пока пермеат не станет прозрачным. 2. Легкое загрязнение: 0,1–0,5 М NaOH при температуре 30–40°C, проработать 15–30 минут, промыть до нейтрального pH. 3. Сильное загрязнение: ферментативный очиститель при температуре 35–45°C, поработать 30–60 минут или при необходимости разбавить лимонной кислотой, тщательно промыть. 4. Очистите прокладки/рамку: безворсовая ткань для уплотнителей, мягкая щетка для рамок, без волокон и царапин. 5. Проверка: проверьте поток деионизированной воды, чтобы убедиться, что он превышает 70 % от первоначального значения.

В конце концов, чистка кассеты с плоскими листами — это не ракетостроение, а необходимость быть последовательным и не ждать слишком долго после использования. Если вы все еще решаете, какая кассета подойдет для вашего применения, или вам нужны более подробные характеристики очистки для наших продуктов, таких какКассеты для ультрафильтрации с подвесным экраном, не стесняйтесь обращаться к нашей команде. Мы работаем с лабораториями и производственными предприятиями по всему миру, чтобы гарантировать, что их фильтрующее оборудование прослужит долго и будет работать должным образом.

Ссылки

1. Янсон, Джей Си (2011). Очистка белков: принципы, методы высокого разрешения и применение (3-е изд.). Вайли-ВЧ.
2. Портер, MC (1972). Справочник по промышленным мембранным технологиям. Публикации Нойеса.
3. Руководство по эксплуатации тангенциальной фильтрации потока (TFF). (2020). Термо Фишер Сайентифик.