Membrană cu fibră goală, care sunt aplicațiile și avantajele filtrării?

Ce este o membrană cu fibră goală?

Membrana cu fibră goală (HFM) este un material de barieră translucid sintetic compus din nenumărate fibre goale minuscule. Aceste fibre fine sunt caracterizate de canalele lor interne goale și sunt acoperite cu micropore. Acestea ecranizează particulele care curg prin ele după dimensiunea microporelor, permițând doar molecule de o anumită dimensiune sau mai mici de trecut, un proces bazat pe standardul de tăiere a greutății moleculare (MWCO). Deoarece a fost dezvoltată pentru prima dată pentru osmoză inversă în anii 1960, aplicarea membranelor cu fibre goale s -a extins la tratarea apei, desalinizarea, cultura celulară și medicina și ingineria țesuturilor. În aplicațiile comerciale, această membrană este de obicei integrată în elementul de filtrare, oferind un mijloc eficient pentru separarea precisă a lichidelor.

Care este principiul filtrării coloanelor cu fibre goale?

Principiul de lucru al componentelor coloanelor cu fibre goale se bazează pe tehnologia de filtrare a membranei. Pe scurt, coloanele cu fibre goale sunt confecționate din membrane utilizate pentru filtrare în coloane goale. Când filtratul curge prin mijlocul membranei fibre goale, tehnologia de filtrare a fluxului tangențial (TFF) este utilizată pentru a obține o separare eficientă a moleculelor mari și a moleculelor mici. TFF permite substanțelor să curgă paralel cu suprafața membranei în loc să fie direct prin membrană, reducând astfel riscul de blocare și îmbunătățind eficiența filtrării.

Când fluidul trece, porii membranei permit doar molecule de o anumită dimensiune, în timp ce se păstrează molecule sau particule mai mari. Acest proces de separare implică, de obicei, screeningul dimensiunii fizice și poate implica, de asemenea, separarea selectivă a afinității chimice. Mărimea porilor de pe membrană determină prin ce substanțe pot trece. Diametrul acestor pori este de obicei în intervalul câtorva nanometri până la câțiva microni, care pot fi personalizați în funcție de nevoile aplicației. Pentru aplicațiile care necesită îndepărtarea bacteriilor și virușilor, membranele cu fibre goale pot avea pori suficient de mici pentru a oferi funcții de microfiltrare sau ultrafiltrare.

 

Introducere în componentele coloanelor cu fibre goale

Componentele coloanei de fibre goale includ:

1. Membrana cu fibră goală: Aceasta este partea de bază a coloanei cu fibră goală, care este compusă din mai multe membrane cu fibre goale, realizate din material MPES și este responsabil pentru separarea substanțelor în timpul procesului de filtrare. Membranele cu fibre goale sunt în mare parte structuri asimetrice, constând dintr -un strat de suprafață fin și un strat de sprijin poros.

2. Carcasă: realizată din material polisulfone transparent rezistent la coroziune, este utilizat pentru a proteja fibrele interne și pentru a menține integritatea structurii.

3. Portul de alimentare/reținere: realizat din polisulfone alb, situat în partea de sus/inferioară a coloanei, utilizat pentru a ghida fluidul în și în afara coloanei de fibre.

4. Portul permeat: confecționat din polisulfone alb, situat pe partea laterală a coloanei, unde lichidul filtrat părăsește membrana.

5. Capace de capăt: Închideți ambele capete ale pachetului de fibre pentru a vă asigura că lichidul nu poate trece decât prin interiorul fibrei goale.

6. Garnituri interne: confecționate din poliuretan/rășină epoxidică, înfășurând fiecare coloană din fibră goală, oferind un loc de sprijin pentru coloana cu fibră goală și izolând complet canalul de flux de alimentare și canalul de curgere permeat.

7. O-inele/sigilii: din silicon, pentru a se asigura că nu există scurgeri de lichide în coloană și mențineți integritatea sistemului închis.

Aceste componente ale coloanei de fibre goale funcționează împreună pentru a asigura eficiența și fiabilitatea procesului de filtrare, adecvate pentru o varietate de aplicații industriale și de laborator.

 

Care sunt avantajele fibrelor goale?

1. Debit ridicat și capacitate mare de încărcare.

Membranele cu fibre goale au un raport de suprafață -volum ridicat, ceea ce înseamnă că pot prelucra cantități mari de lichid într -un spațiu mic. Mai exact, acestea pot: (1) creșterea capacității de procesare: în echipamente cu același volum, membranele cu fibre goale pot prelucra mai multe fluide din cauza suprafeței lor mai mari, ceea ce este deosebit de important pentru aplicațiile industriale care necesită prelucrarea unor cantități mari de fluid. (2) Îmbunătățirea eficienței de separare: o suprafață mai mare înseamnă mai multe oportunități pentru fluid de a contacta membrana și schimbul de materiale mai frecvent și eficient în timpul procesului de separare. Acest lucru nu numai că îmbunătățește eficiența de separare, dar asigură și calitatea și puritatea produsului final.

2. Forța de forfecare ușoară și mică.

Membranele cu fibre goale au o structură a canalului de flux tubular deschis fără ecran, care evită turbulența neregulată și violentă în timpul circulației fluidelor biologice, astfel încât au forță de forfecare mai mică. Condițiile ușoare pot preveni eficient agregarea și modificările conformaționale ale macromoleculelor biologice, cum ar fi proteinele, care este benefică pentru protejarea integrității macromoleculelor, cum ar fi proteinele virale și îmbunătățirea randamentului de activitate al eșantioanelor țintă.

În unele procese de producție biofarmaceutică, etapa TFF are cerințe speciale, ceea ce duce la rate de recuperare scăzute, inclusiv blocaj, stres excesiv, sensibilitate la forfecare a moleculei țintă sau vâscozitate ridicată.

3. Funcționare simplă și producție ușoară.

Coloanele cu membrană cu fibră goală sunt concepute pentru a obține o dezvoltare și producție mai simplă și mai rapidă a medicamentelor, prin minimizarea etapelor de funcționare a echipamentelor, cum ar fi umezirea și sterilizarea. Coloanele cu membrană de unică folosință elimină nevoia de soluții de curățare și validarea curățării.

4. Reînnoire.

Coloanele cu fibre goale pot fi curățate și regenerate folosind 0. 5M NaOH. Prin simpla circulație a soluției de NaOH prin coloana cu fibră goală, reziduurile atașate la suprafața membranei pot fi îndepărtate eficient, restabilind rapid eficiența inițială a filtrării, evitând astfel costul ridicat al înlocuirii frecvente a membranei.

5. Performanță de amplificare liniară fiabilă.

Calea de curgere tubulară cu fibră goală este simplă, pierderea de scădere a presiunii de flux de fluid este mică, iar presiunea membranei TMP este uniformă de -a lungul căii de curgere, care este propice îmbunătățirii utilizării generale a zonei membranei. Modelul de mecanică a fluidului de calea tubulară a traseului tubular oferă o bază teoretică perfectă pentru amplificarea liniară directă și asigură rata de succes a amplificării procesului.

 

Aplicații tipice ale coloanelor cu fibre goale

Coloanele cu fibre goale joacă un rol vital în industriile biotehnologice și farmaceutice, iar zonele lor de aplicare sunt largi, inclusiv în principal:

1. Purificarea și concentrația vaccinurilor: Coloanele cu fibre goale pot concentra preparatele de vaccin și pot crește concentrația lor în produsul final, în timp ce îndepărtează impuritățile nedorite de molecule mici prin dializă pentru a îmbunătăți puritatea și siguranța vaccinurilor.

2. Purificarea și concentrația vectorilor virali: în terapia genică și dezvoltarea vaccinului, puritatea ridicată a vectorilor virali este o necesitate. Coloanele cu fibre goale pot separa eficient vectorii virali prin sortarea mărimii fizice, își pot păstra integritatea și activitatea și pot elimina moleculele mici prin dializă pentru a îmbunătăți eficiența purificării.

3. Clarificarea și filtrarea celulelor și bacteriilor din bulionul de fermentare: Coloanele cu fibre goale pot îndepărta rapid celulele și bacteriile din amestecul biologic produs prin fermentare, turbiditate clară și oferă materiale de pornire curate pentru etapele ulterioare de extracție și purificare.

4. Recuperarea și spălarea celulelor și bacteriilor: După cultura celulară și procesul de fermentare microbiană, celulele trebuie recuperate pentru analize suplimentare sau extragerea produsului. Coloanele cu fibre goale pot colecta eficient celulele și pot elimina impuritățile din mediul de cultură, oferind în același timp un mediu de spălare blând pentru a menține integritatea celulelor.

5. Concentrația de proteine ​​și dializă: Coloanele cu fibre goale sunt deosebit de importante în inginerie proteică. Nu numai că pot concentra soluții proteice, dar și pot elimina sărurile și alte impurități cu molecule mici, ceea ce este crucial pentru dezvoltarea și producerea de medicamente proteice.

Aceste zone de aplicare demonstrează versatilitatea și eficiența coloanelor cu fibre goale în bioprocesele moderne, jucând astfel un rol cheie în pregătirea, curățarea și prelucrarea produselor biologice.