Яка різниця між фільтрацією нормального потоку та фільтрацією тангенціального потоку?
Серед різних доступних методів фільтрації, фільтрація з нормальним потоком (NFF) і фільтрація з тангенціальним потоком (TFF) є двома методами, які широко використовуються в освітленні та розділенні як для попередньої, так і для подальшої обробки в процесі виробництва біофармацевтичних препаратів. У цій статті ми пояснимо відмінності між TFF і NFF, а також їхні відповідні переваги та недоліки.
Розуміння фільтрації нормального потоку
Фільтрація з нормальним потоком (також відома як тупикова фільтрація) — це звичайний метод фільтрації, при якому розчини протікають вертикально через мембрану. Молекули, більші за пори мембрани, затримуються, а менші молекули проходять крізь них.
Переваги:
Фільтрація нормального потоку широко використовується в різних галузях промисловості протягом багатьох років, що полегшує пошук відповідних фільтрів і мембран. Система фільтрації нормального потоку є простою та легкою в налаштуванні, ніж система TFF.
Недолік:
Однак нормальна проточна фільтрація має недолік: макромолекули мають тенденцію накопичуватися на поверхні мембрани, утворюючи шар, відомий якосад на фільтрі. Зі збільшенням часу фільтрації цей шар стає товщі, що призводить до зниження ефективності фільтрації та коротшого терміну служби мембрани.
Розуміння тангенціальної фільтрації потоку
При тангенціальному потоковому фільтруванні рідина тече тангенціально через поверхню мембрани, а трансмембранна різниця тиску, створена рідиною, притискає частину розчину до мембрани фільтра, тоді як утримана частина циркулює назад через систему.
Переваги:
1. Відсутність фільтраційного осадка
При тангенціальному потоковому фільтруванні зразок тече та промиває поверхню мембрани, що запобігає накопиченню макромолекул і мінімізує концентраційну поляризацію від зниженої швидкості потоку. Таким чином, це забезпечує постійну швидкість потоку та значно подовжує термін служби фільтруючої мембрани. Крім того, визначається та підтримується трансмембранний тиск, що дозволяє обробити великий об’єм із застосуванням оптимальної площі поверхні мембрани.
2. Ніжне розлучення:
TFF працює при низькому трансмембранному тиску, що забезпечує м’яке розділення та мінімальне напруження зсуву чутливих біомолекул. Швидкість зсуву можна точно регулювати шляхом зміни швидкості потоку живлення.
3. Концентрування та діафільтрація
Крім того, пермеат, який проходить через мембрану, збирається, а решта рідини переробляється та концентрується, що робить можливим обмін буферів (діафільтрація) під час фільтрації тангенціального потоку.
4. Лінійне масштабування
Нарешті, системи TFF є модульними за своєю природою, що забезпечує гнучкість збільшення площі фільтрації шляхом додавання додаткових модулів або збільшення довжини (модулі з порожнистим волокном). З цієї причини більшість пристроїв TFF є лінійно масштабованими.
5. Багаторазовий
При належному очищенні та зберіганні пристрої TFF можна використовувати повторно, що значно знижує витрати на витратні матеріали, ніж звичайна потокова фільтрація.
Недолік:
Складність:Для досягнення оптимальної продуктивності важливо точно налаштувати робочі умови, включаючи трансмембранний тиск, швидкість поперечного потоку, температуру тощо.
Таким чином, системи TFF можуть бути складнішими для налаштування та експлуатації порівняно зі звичайною фільтрацією потоку, вимагаючи додаткового обладнання, такого як тримачі, насоси, датчики тиску, і нести витрати на впровадження надійних систем контролю для підтримки ідеальних робочих умов. Що також призведе до вищих початкових інвестиційних витрат.
