Whollow Fibre Membran, jakie są aplikacje i zalety filtracji?

Co to jest pusta błona światłowodowa?

Pusta błona światłowodowa (HFM) jest syntetycznym półprzezroczystym materiałem barierowym złożonym z niezliczonych drobnych pustych włókien. Te drobne włókna charakteryzują się ich wewnętrznymi pustymi kanałami i są pokryte mikroporami. Przeglądają cząstki przepływające przez nich wielkości mikroporów, umożliwiając przejście tylko cząsteczek określonej wielkości lub mniejszej, proces oparty na standardzie odcięcia masy cząsteczkowej (MWCO). Ponieważ po raz pierwszy został opracowany do odwróconej osmozy w latach 60. XX wieku, zastosowanie pustych błon włóknistych rozszerzyło się na obróbkę wody, odsalanie, hodowlę komórek oraz inżynierię medycyny i tkanki. W zastosowaniach komercyjnych membrana ta jest zwykle zintegrowana z elementem filtra, zapewniając skuteczne środki do precyzyjnego oddzielenia cieczy.

Jaka jest zasada filtracji pustych kolumn z włókien?

Zasada robocza komponentów kolumny pustych światłowodów oparta jest na technologii filtracji błony. Krótko mówiąc, puste kolumny z włókien są wykonane z membran używanych do filtracji w pustych kolumnach. Gdy przesącz przepływa przez środek pustej błony włókien, technologia filtracji płynów stycznych (TFF) jest stosowana do osiągnięcia skutecznego oddzielenia dużych cząsteczek i małych cząsteczek. TFF pozwala substancjom przepływać równolegle do powierzchni membrany zamiast bezpośrednio przez membranę, zmniejszając w ten sposób ryzyko zablokowania i poprawy wydajności filtracji.

Kiedy płyn przechodzi, pory membrany pozwalają jedynie przejść cząsteczki o określonej wielkości, podczas gdy większe cząsteczki lub cząsteczki są zachowywane. Ten proces separacji zwykle obejmuje badanie badań wielkości fizycznej, a także może obejmować selektywne oddzielenie powinowactwa chemicznego. Rozmiar porów na membranie określa, przez jakie substancje mogą przejść. Średnica tych porów jest zwykle w zakresie kilku nanometrów do kilku mikronów, które można dostosować zgodnie z potrzebami aplikacji. W przypadku zastosowań wymagających usunięcia bakterii i wirusów, puste błony światłowodowe mogą mieć pory wystarczająco małe, aby zapewnić funkcje mikrofiltracji lub ultrafiltracji.

 

Wprowadzenie do komponentów kolumn z pustymi światłowodami

Komponenty kolumny z pustego światłowodu obejmują:

1. Pusta błona światłowodowa: Jest to podstawowa część kolumny pustej włókna, która składa się z wielu pustych błon włókien wykonanych z materiału MPES i jest odpowiedzialna za oddzielenie substancji podczas procesu filtracji. Puste błony światłowodowe są głównie asymetrycznymi strukturami, składającymi się z drobnej warstwy powierzchniowej i porowatej warstwy nośnej.

2. Obudowa: Wykonane z odpornego na korozję przezroczystego materiału polisulfonu, służy do ochrony wewnętrznych włókien i utrzymania integralności struktury.

3. Port zasilający/retentowany: wykonany z białego polisulfonu, znajdujący się na górze/dolnej części kolumny, używany do prowadzenia płynu do i wychodzenia z kolumny z włókna.

4. Port permeatu: wykonany z białego polisulfonu, znajdujący się z boku kolumny, gdzie filtrowana ciecz opuszcza membranę.

5. Zakończenia końcowe: Zamknij oba końce pakietu światłowodowego, aby upewnić się, że płyn może przejść tylko przez wnętrze pustego włókna.

6. Uszczelnienia wewnętrzne: wykonane z żywicy poliuretanowej/epoksydowej, owijając każdą kolumnę z pustego światłowodu, zapewniając miejsce wsporcze kolumny pustej włókna i całkowicie izolując kanał przepływu zasilającego i kanał przepływu permeatu.

7. O-ringy/uszczelki: wykonane z silikonu, aby upewnić się, że w kolumnie nie ma wycieku płynu i utrzymywać integralność zamkniętego systemu.

Te elementy kolumny pustej włókna współpracują, aby zapewnić wydajność i niezawodność procesu filtracji, odpowiedni do różnych zastosowań przemysłowych i laboratoryjnych.

 

Jakie są zalety pustych włókien?

1. Wysoka natężenie przepływu i wysoka pojemność ładowania.

Puste błony światłowodowe mają wysoki stosunek powierzchni do objętości, co oznacza, że ​​mogą przetwarzać duże ilości płynu w małej przestrzeni. W szczególności mogą: (1) zwiększyć pojemność przetwarzania: W sprzęcie o tej samej objętości puste błony światłowodowe mogą przetwarzać więcej płynów ze względu na ich większą powierzchnię, co jest szczególnie ważne dla zastosowań przemysłowych, które wymagają przetwarzania dużych ilości płynów. (2) Poprawa wydajności separacji: Większa powierzchnia oznacza więcej możliwości skontaktowania się z membraną oraz częstszą i skuteczną wymianą materiałów podczas procesu separacji. To nie tylko poprawia wydajność separacji, ale także zapewnia jakość i czystość produktu końcowego.

2. Siła łagodna i niskiego ścinania.

Puste błony światłowodowe mają bez ekranu otwartą strukturę kanału przepływowego, która pozwala uniknąć nieregularnych i gwałtownych turbulencji podczas krążenia płynów biologicznych, dzięki czemu mają niższą siłę ścinania. Łagodne warunki mogą skutecznie zapobiegać agregacji i zmian konformacyjnych biologicznych makrocząsteczek, takich jak białka, co jest korzystne dla ochrony integralności makrocząsteczek, takich jak białka wirusowe i poprawa wydajności aktywności próbek docelowych.

W niektórych biofarmaceutycznych procesach produkcyjnych etap TFF ma specjalne wymagania, co powoduje niskie wskaźniki odzyskiwania, w tym blokowanie, nadmierne naprężenie, wrażliwość na ścinanie cząsteczki docelowej lub wysoka lepkość.

3. Prosta operacja i łatwa produkcja.

Kolumny błony pustej światłowodowej są zaprojektowane w celu uzyskania prostszego i szybszego rozwoju i produkcji leków poprzez minimalizowanie etapów pracy sprzętu, takich jak zwilżanie i sterylizacja. Kolumny jednorazowe membrany eliminują potrzebę czyszczenia rozwiązań i walidacji czyszczenia.

4. Odnawialność.

Kolumny pustych światłowodów można wyczyścić i regenerować za pomocą 0. 5m NaOH. Po prostu krążąc roztwór NaOH przez kolumnę pustego włókien, reszty przymocowane do powierzchni membrany można skutecznie usunąć, szybko przywracając jego pierwotną wydajność filtracji, unikając w ten sposób wysokiego kosztu częstego wymiany membrany.

5. Niezawodna wydajność wzmocnienia liniowego.

Ścieżka przepływu rurowego pustego włókna jest prosta, utrata spadku ciśnienia przepływu płynu jest niewielka, a ciśnienie błony TMP jest jednolite wzdłuż ścieżki przepływu, co sprzyja poprawie ogólnego wykorzystania powierzchni błony. Dojrzały model mechaniki płynnej ścieżki przepływu rurowego stanowi doskonałą teoretyczną podstawę do bezpośredniej amplifikacji liniowej i zapewnia szybkość powodzenia wzmocnienia procesu.

 

Typowe zastosowania pustych kolumn światłowodowych

Kolumny pustych włókien odgrywają istotną rolę w branżach biotechnologii i farmaceutycznej, a ich obszary zastosowania są szerokie, w tym:

1. Oczyszczanie i stężenie szczepionek: Kolumny pustych włókien mogą skoncentrować preparaty szczepionek i zwiększyć ich stężenie w produkcie końcowym, jednocześnie usuwając niepożądane zanieczyszczenia małej cząsteczki poprzez dializę w celu poprawy czystości i bezpieczeństwa szczepionek.

2. Oczyszczanie i stężenie wektorów wirusowych: w terapii genowej i rozwoju szczepionek wysoka czystość wektorów wirusowych jest koniecznością. Kolumny pustych włókien mogą skutecznie oddzielić wektory wirusowe poprzez sortowanie wielkości fizycznej, zachować integralność i aktywność oraz usuwać małe cząsteczki poprzez dializę w celu poprawy wydajności oczyszczania.

3. Wyjaśnienie i filtracja komórek i bakterii w bulionie fermentacyjnym: Kolumny pustych włókien mogą szybko usunąć komórki i bakterie z mieszaniny biologicznej wytwarzanej przez fermentację, czystą mętność i zapewnić czyste materiały początkowe do późniejszych etapów ekstrakcji i oczyszczania.

4. Odzyskiwanie i mycie komórek i bakterii: Po hodowli komórkowej i procesie fermentacji drobnoustrojów należy odzyskać komórki w celu dalszej analizy lub ekstrakcji produktu. Kolumny pustych włókien mogą skutecznie zbierać komórki i usuwać zanieczyszczenia z pożywki hodowlanej, zapewniając delikatne środowisko do mycia w celu utrzymania integralności komórek.

5. Stężenie białka i dializa: Kolumny pustych włókien są szczególnie ważne w inżynierii białek. Mogą nie tylko skoncentrować roztwory białkowe, ale także usuwać sole i inne zanieczyszczenia małych cząsteczek, co jest kluczowe dla rozwoju i produkcji leków białkowych.

Te obszary zastosowania pokazują wszechstronność i wydajność pustych kolumn z włókien w nowoczesnych bioprocesach, odgrywając w ten sposób kluczową rolę w przygotowaniu, czyszczeniu i przetwarzaniu produktów biologicznych.