Casetele TFF reutilizabile afectează performanța filtrării în timp?

În calitate de furnizor de casete reutilizabile TFF (filtrare cu flux tangențial), primesc această întrebare tot timpul: Produsele noastre rezistă la o performanță constantă în timpul utilizării repetate? Este unul corect – echipele de bioprocesare se bazează pe TFF pentru orice, de la clarificarea culturii celulare până la concentrarea proteinelor, iar timpul de nefuncţionare de la echipamentele slab performante poate deraia întregul program de producţie. După 8 ani de lucru în tehnologia de filtrare cu membrană, am văzut echipe sărind între casetele TFF de unică folosință și cele reutilizabile, presupunând adesea că una este în mod inerent mai bună decât cealaltă. Dar adevărul despre performanța de-a lungul timpului este nuanțat, legat nu doar de caseta în sine, ci și de modul în care este curățată, depozitată și operată.

Să începem cu elementele de bază: casetele TFF funcționează prin împingerea fluidului paralel cu o suprafață a membranei, lăsând particulele mici să treacă în timp ce le rețin pe cele mai mari. Pentru modelele reutilizabile, membrana și cadrul casetei sunt proiectate pentru a fi dezasamblate, curățate și reprocesate, mai degrabă decât aruncate după o singură utilizare ca o unitate de unică folosință. Cheia aici este că performanța nu se degradează doar, ci se degradează din motive specifice, previzibile, și aici casetele reutilizabile pot fie să depășească performanțe de unică folosință (cu îngrijirea corespunzătoare) fie să deterioreze dacă sunt întreținute incorect.

Unul dintre cele mai comune mituri este că casetele reutilizabile se uzează rapid. Am văzut casetele trecând prin peste 50 de rulări și încă furnizează 90% din fluxul lor inițial (rata de curgere a fluidului prin membrană) atunci când sunt curățate corespunzător. Dar nu este cazul dacă săriți peste pașii critici de curățare. Când utilizați o casetă TFF, pe suprafața membranei și în interiorul porilor se formează un strat de impurități - agregate de proteine, resturi celulare sau componente media. Dacă faceți doar o clătire rapidă cu apă între execuții, acești impurități se întăresc, înglobându-se în porii membranei. În timp, aceasta reduce dimensiunea efectivă a porilor și blochează fluxul. De exemplu, o casetă de microfiltrare de 0,22um care începe la flux complet poate scădea cu 30-40% după 10 rulări dacă este curățată doar cu apă. Dar dacă utilizați o soluție de curățare alcalină (cum ar fi 0,1 M NaOH) cu recirculare, apoi clătiți cu acid și apă, aceeași casetă rămâne la un flux de 85% după 15 rulări.

De aceea am construit linia noastră de casete cu membrană TFF cu cadre ușor de dezasamblat și membrane compatibile care rezistă la legarea de proteine. Echipa noastră de cercetare și dezvoltare a testat 10 tipuri diferite de membrane pentru a le găsi pe cele care eliberează impurități fără degradare, motiv pentru care casetele noastre reutilizabile funcționează în mod constant în fiecare tiraj. Avem, de asemenea, modele dedicate pentru lucrul la scară de laborator — casetele noastre de microfiltrare Scales Lab, de exemplu, sunt dimensionate pentru bioreactoare mici și mai multe cicluri mici, astfel încât laboratoarele nu trebuie să facă compromisuri între cost și performanță.

Un alt factor care afectează performanța pe termen lung este deteriorarea membranei. Casetele reutilizabile se bazează pe manipularea fizică în timpul dezasamblarii și curățării. Dacă un tehnician folosește o perie aspră sau freacă membrana prea tare, acesta poate rupe stratul subțire de membrană, ducând la pierderea produsului (în special pentru proteinele vizate). Casetele noastre includ o suprafață moale cu membrană și ghidaje clare de manipulare pentru a preveni acest lucru, dar chiar și cu asta, 15-20% din degradarea performanței provine din eroarea umană în manipulare. Casetele de unică folosință evită în totalitate acest lucru, dar aceste economii se pierd la costurile pe termen lung — clienții noștri ne spun că reduc costurile de filtrare cu 60% atunci când trec de la casetele noastre TFF de unică folosință la reutilizabile, ținând cont chiar și de unitățile deteriorate ocazional.

Să ne uităm la datele din testele noastre recente pe teren. Am colaborat cu o companie de biotehnologie care concentrează anticorpi monoclonali (mAb) pentru studii clinice. Și-au rulat materia primă mAb pe o casetă de microfiltrare de 0,65 um, apoi au curățat-o, au stocat-o într-o soluție tampon și au reutilizat-o în 22 de execuții. Fluxul lor inițial a fost de 120 LMH (litri pe metru pătrat pe oră), iar după 22 de rulări, a fost de 98 LMH - doar o scădere de 18%. Ei au testat, de asemenea, caseta reutilizabilă a unui concurent, care a avut o scădere a fluxului de 45% după 15 rulări, deoarece membrana lor necesita o curățare mai agresivă care a degradat structura porilor. Diferența? Membrana noastră este realizată dintr-un amestec de polietersulfonă (PES) care rezistă la degradarea de la agenții de curățare standard, în timp ce concurentul a folosit o membrană de celuloză care se descompune la expunerea repetată alcalină.

Stai, dar cum rămâne cu cazurile în care performanța scade brusc? Acest lucru se datorează aproape întotdeauna depozitării necorespunzătoare. Dacă o casetă reutilizabilă este depozitată uscată, membrana se poate crăpa sau se poate micșora, modificând structura porilor. Dacă este depozitat într-o soluție chimică dură (cum ar fi înălbitorul nediluat), poate grava porii membranei, făcându-i mai mari decât s-a prevăzut. Vă recomandăm să păstrați casetele noastre într-o soluție de etanol 20% la 4°C, care împiedică creșterea microbiană fără a deteriora membrana. Echipele care urmează acest ghid văd modificări minime de performanță pe parcursul lunilor de stocare, în timp ce cele care o ignoră adesea raportează scăderi de flux de 50% sau mai mult.

Un alt punct: recuperarea fluxului. O măsură comună pentru performanța TFF este % recuperarea fluxului după curățare. Casetele de unică folosință au o recuperare de flux 100% prin proiectare, deoarece sunt noi de fiecare dată. Dar casetele reutilizabile ar trebui să atingă 90% sau mai mult după fiecare curățare corespunzătoare. Dacă o casetă reutilizabilă este sub aceasta, este un semn că fie curățarea este insuficientă, membrana este deteriorată, fie impuritățile sunt încorporate permanent. Includem un kit de testare a fluxului cu fiecare casetă pentru a ajuta clienții să verifice performanța între serii, astfel încât să poată detecta problemele devreme înainte de a le afecta procesul. Acest lucru este esențial în special pentru execuțiile extinse - pierderea chiar și a 10% flux poate adăuga ore la timpul de producție, ceea ce costă mii de dolari în timpi de nefuncționare.

De asemenea, am văzut echipe care presupun că casetele reutilizabile funcționează doar pentru anumite aplicații. De exemplu, unii cred că nu pot fi folosite pentru clarificarea celulelor, dar casetele noastre de microfiltrare de 0,22um sunt utilizate în mod regulat pentru clarificarea culturilor de celule CHO. Avem un client în producția de vaccinuri care le folosește pentru a filtra vectorii virali și au avut performanțe consistente în peste 30 de încercări. Cheia este potrivirea dimensiunii porilor casetei și tipului de membrană la aplicație. Dacă filtrați resturi de celule mari, o dimensiune mai mare a porilor (cum ar fi 0,65 um) este mai bună și mai durabilă decât un por mai mic, care este mai predispus la înfundare.

Există o avertizare aici: casetele reutilizabile au un ciclu de viață. Chiar și cu o îngrijire perfectă, membrana se va degrada în cele din urmă după 50-60 de rulări, în funcție de aplicație. Atunci este momentul să înlocuiți membrana, nu întreaga casetă. Cadrele noastre de casete sunt concepute pentru a fi reutilizate, astfel încât plătiți doar pentru membrane noi, ceea ce reduce costurile și mai mult. Casetele de unică folosință necesită cumpărarea unei unități noi de fiecare dată, astfel încât costul ciclului de viață se adună rapid - peste 20 de rulări, un client poate cheltui de 3 ori mai mult pe unități de unică folosință decât pe casetele noastre reutilizabile cu înlocuiri de membrane.

Deci, să revenim la întrebarea inițială: casetele reutilizabile TFF afectează performanța de filtrare în timp? Răspunsul este nu -dacăsunt manipulate, curățate și depozitate corespunzător. Problemele de performanță pe care le raportează echipele nu sunt aproape niciodată inerente tehnologiei reutilizabile, ci modului în care acestea folosesc (sau folosesc greșit) casetele. În calitate de furnizor, am lucrat cu sute de clienți pentru a-și ajusta procesele, de la schimbarea agenților de curățare până la implementarea protocoalelor de depozitare și aproape toți au văzut performanța lor stabilizându-se sau îmbunătățindu-se în comparație cu alternativele de unică folosință pe termen lung.

Dacă vă gândiți să treceți la casete TFF reutilizabile sau doriți să remediați problemele de performanță cu configurația dvs. actuală, suntem aici pentru a vă ajuta. Echipa noastră poate lucra cu aplicația dumneavoastră specifică, fie că este vorba de cercetare la scară de laborator sau de bioproducție la scară largă, pentru a recomanda caseta potrivită și pentru a vă ghida prin pașii de curățare și întreținere pentru a menține performanța constantă în timp.

Nu ezitați să contactați echipa noastră pentru detalii de achiziție și soluții personalizate adaptate nevoilor dvs. de filtrare.

Referințe

1. Zydney, AL (2018). Filtrarea în flux tangențial: principii, proiectare și aplicații pentru bioprocese. Springer.
2. Lue, B., şi colab. (2020). Comparație de performanță a casetelor TFF reutilizabile și de unică folosință pentru concentrația de anticorpi monoclonali. Journal of Membrane Science, 598, 117682.
3. FDA. (2022). Ghid pentru industrie: Sisteme de filtre cu membrană reutilizabile pentru procesarea biofarmaceutică. Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente.
4. Chen, Y., şi colab. (2019). Îndepărtarea murdăriei de pe membranele de filtrare cu flux tangențial: Impactul protocoalelor de curățare asupra performanței pe termen lung. Biotehnologie și bioinginerie, 116(10), 2645-2655.
5. GE Healthcare. (2021). TFF reutilizabil vs. de unică folosință: analiza costului total de proprietate. Raportul tehnologiei de bioprocesare.