Zasada i zastosowanie technologii filtracji z przepływem stycznym

Filtracja z przepływem stycznym to skuteczna metoda zagęszczania i odsalania 10 ml do tysięcy litrów roztworu próbki. Może być stosowany do oddzielania dużych biomolekuł od małych biomolekuł, wychwytywania zawiesin komórkowych oraz klarowania bulionu fermentacyjnego i lizatów komórkowych. TFF można stosować w szeregu zastosowań, w tym w chemii białek, biologii molekularnej, immunologii, biochemii i mikrobiologii. W artykule skupimy się na zasadzie, głównych parametrach i zastosowaniu technologii filtracji z przepływem stycznym.

Jak wybrać odpowiedni system filtracji z przepływem stycznym?

TFF to filtracja z przepływem stycznym, która jest procesem separacji membranowej napędzanym ciśnieniem w zależności od wielkości cząsteczki. W przypadku TFF mieszanina próbki nie jest zmuszana do przejścia przez membranę pojedynczą ścieżką, jak w przypadku filtracji DC. Zamiast tego płyn wielokrotnie krąży stycznie przez powierzchnię membrany. To zachowanie „zamiatania” spowodowane przyłożonym ciśnieniem zmniejsza akumulację początkowych próbek na powierzchni membrany. Cząsteczki docelowe o masie cząsteczkowej większej niż ta przechwycona przez błonę zostały zachowane, ale małe cząsteczki i bufor przeszły przez błonę. Filtracja z przepływem stycznym to skuteczna metoda zagęszczania i odsalania 10 ml do tysięcy litrów roztworu próbki. Może być stosowany do oddzielania dużych biomolekuł od małych biomolekuł, wychwytywania zawiesin komórkowych oraz klarowania bulionu fermentacyjnego i lizatów komórkowych. TFF można stosować w szeregu zastosowań, w tym w chemii białek, biologii molekularnej, immunologii, biochemii i mikrobiologii. W artykule skupimy się na zasadzie, głównych parametrach i zastosowaniu technologii filtracji z przepływem stycznym.

Konwencjonalna filtracja oznacza, że ​​pod działaniem ciśnienia ciecz przechodzi bezpośrednio przez membranę filtrującą i dostaje się do dołu, podczas gdy duże cząstki lub molekuły są przechwytywane przed lub do wnętrza membrany, a małe cząstki lub molekuły dostają się do dołu przez membranę. W tym trybie pracy kierunek przepływu cieczy jest prostopadły do ​​powierzchni membrany i wpływa w dół, dlatego nazywa się to również „filtracją ślepego końca”. Zastosowanie konwencjonalnej filtracji obejmuje filtrację klarującą, filtrację sterylizacyjną i filtrację usuwającą wirusy, która nie jest przedmiotem zainteresowania tego artykułu. Filtracja z przepływem stycznym oznacza, że ​​kierunek przepływu cieczy jest równoległy do ​​powierzchni membrany. Pod działaniem ciśnienia tylko część cieczy przechodzi przez membranę i dostaje się w dół. Ten tryb pracy jest również znany jako „filtracja krzyżowa”. Ponieważ przepływ styczny w sposób ciągły „myje” powierzchnię pakietu membran podczas procesu filtracji, ten tryb pracy może skutecznie złagodzić akumulację dużych cząstek i cząsteczek na membranie, co sprawia, że ​​ten tryb pracy ma wyjątkowe zalety w wielu zastosowaniach.

W filtracji z przepływem stycznym (znanym również jako „przepływ krzyżowy”) pompa przepycha płyn przez powierzchnię membrany filtracyjnej, aby wypłukać uwięzione cząsteczki, aby zminimalizować osadzanie się kamienia na powierzchni membrany filtracyjnej. W tym samym czasie płyn styczny będzie również generować ciśnienie prostopadłe do membrany filtrującej, przepychając substancje rozpuszczone i małe cząsteczki przez membranę filtracyjną. W ten sposób można zakończyć filtrowanie. Test symulacyjny rozdzielania piasku i kamyków za pomocą ekranu podziałowego jest pomocny w zrozumieniu mechanizmu filtracji z przepływem stycznym: otwór w sicie symbolizuje pory na membranie filtracyjnej, podczas gdy piasek i kamyki symbolizują cząsteczki, które mają zostać oddzielone. W filtracji DC mieszanina piaskowych kamyków jest zmuszana do poruszania się w kierunku otworu sita, a na powierzchni ekranu tworzy się warstwa kamyczkowa, gdy niektóre mniejsze cząstki piasku wpadają przez otwór sita. Zapobiegaj przesuwaniu się górnego piasku w kierunku ekranu i przechodzeniu przez niego siatka ekranu (rys. 1). W filtracji DC zwiększenie ciśnienia może wywierać jedynie nacisk na mieszaninę, co nie sprzyja promowaniu separacji; Natomiast w trybie filtracji z przepływem stycznym zapobiega się tworzeniu warstwy granicznej poprzez recyrkulację mieszanki, która jest podobna do wibracji w celu usunięcia kamyków blokujących oczka sita, tak że piasek na górze mieszanki opada i przechodzi przez siatkę ekranu. Dlatego zastosowanie filtracji z przepływem stycznym do separacji biomolekularnej ma wyższą wydajność i szybszą koncentrację lub szybkość filtracji.