Czy kasety TFF wielokrotnego użytku są dostępne w różnych geometriach?

Hej wszystkim, jeśli kiedykolwiek pracowałeś w biotechnologii, farmacji lub jakiejkolwiek innej dziedzinie, w której filtracja nie podlega negocjacjom, wiesz, że filtracja z przepływem stycznym (TFF) jest podstawą wielu procesów — od klarowania kultur komórkowych po koncentrację przeciwciał, od wymiany buforu po oczyszczanie enzymów. Ale bądźmy szczerzy: jednorazowe kasety, których mogłeś używać w przeszłości? Są drogie, generują tony plastikowych odpadów, a przełączanie między procesami lub zwiększanie skali wiąże się z mnóstwem kłopotów. W tym miejscu pojawiają się kasety TFF wielokrotnego użytku i pojawia się jedno pytaniecały czasod laboratoriów, bioproducentów i inżynierów procesu brzmi: „Czy te rzeczy są dostępne w różnych geometriach?”

Krótka odpowiedź? Tak, do cholery, są. Ale rozłóżmy to na czynniki pierwsze, tak jakbyśmy rozmawiali przy stole laboratoryjnym, a nie wygłaszali nudne przemówienie konferencyjne. Najpierw ustalmy, czym właściwie jest kaseta TFF. Jeśli jesteś tu nowy, kaseta TFF to w zasadzie szczelna jednostka z membraną w środku — pompujesz przez nią płyn, a membrana oddziela to, czego chcesz (np. czyste białko) od tego, czego nie chcesz (np. resztki komórek lub małe sole). Urządzenia wielokrotnego użytku są zaprojektowane tak, aby można je było rozbierać, czyścić, odkażać i używać wielokrotnie, co stanowi przełom w zakresie obniżania kosztów i zmniejszania wpływu na środowisko, który obecnie stara się ograniczać każda firma.

Teraz geometria. To tylko inne określenie kształtu i rozmiaru, prawda? A jeśli chodzi o TFF, geometria ma większe znaczenie, niż myślisz. Wybierz niewłaściwy, a Twoje przepływy spadną, ucierpi Twoja retencja i będziesz rozwiązywać problemy przez kilka dni, zamiast osiągnąć harmonogram procesu. Przyjrzyjmy się głównym produktom, które oferujemy — nazywamy się [usunięta nazwa firmy], a nasze kasety TFF wielokrotnego użytku zostały zbudowane z myślą o wszechstronności, więc każdy znajdzie coś dla siebie.

Na początek płaskie kasety mikrofiltracyjne. Poczekaj, poczekaj — czasami ludzie mieszają płaskie kasety TFF z innymi typami, ale nie, płaska to zupełnie inna geometria. Mają klasyczny, płaski, prostokątny kształt, przypominający cienką kartkę segregatora, ale stworzoną do filtracji. Dlaczego są one tak popularne? Są niezwykle elastyczne w przypadku małych i średnich serii, a ponadto można łatwo wymieniać różne membrany (więcej o tym za chwilę). Wiele laboratoriów badawczo-rozwojowych używa płaskich, ponieważ jeśli testujesz nowe białko lub ulepszasz proces, nie chcesz od razu inwestować pieniędzy w dużą, niestandardową jednostkę. Jeśli ich szukasz, sprawdź nasze płaskie kasety do mikrofiltracji tutaj: [tekst linku: Płaskie kasety do mikrofiltracji] pod adresem [URL]. Produkujemy rozmiary od 10 cm² aż do 1 m², więc niezależnie od tego, czy robisz partię 10 ml do testów, czy serię 100 l do prób na wczesnym etapie, znajdziesz płaską geometrię, która będzie pasować.

Ale płaski to nie jedyny kształt. Jeśli zwiększasz skalę produkcji do poziomu GMP lub potrzebujesz wyższej wydajności, prawdopodobnie będziesz potrzebować czegoś o nieco większej odporności na ciśnienie i stałym przepływie. Właśnie tam pojawiają się nasze sztywniejsze kasety TFF wielokrotnego użytku w kształcie ramy — pomyśl o nich jak o przemysłowych koniach pociągowych. Nadal mają one wewnątrz płaskie arkusze membrany, ale zewnętrzną geometrię stanowi solidna, uszczelniona rama, którą można przykręcić do większości standardowych płoz TFF, co oznacza mniej przestojów związanych z wymianą jednostek i lepszą powtarzalność procesu. Nigdy więcej dziwnych niespójności przepływu, ponieważ kaseta była lekko przesunięta w płozie — obrabiamy te geometrie z wąskimi tolerancjami, więc każda jednostka jest taka sama, bieg po biegu.

Czekaj, kolejny duży: spiralny? Nie, czekaj — czekaj, nie, nasze kasety wielokrotnego użytku nie są zwijane spiralnie, ale mamy kasety o niestandardowych kształtach do zastosowań niszowych. Aha, wiele osób nie zdaje sobie sprawy, że geometria to nie tylko standardowe kształty — możemy dostosować wymiary do konkretnych płoz lub potrzeb procesu. Na przykład, jeśli klient ma płozę TFF ze starszego modelu, która pasuje tylko do bardzo specyficznego, niestandardowego rozmiaru kasety, możemy obrobić nasze kasety TFF wielokrotnego użytku tak, aby pasowały dokładnie do tej geometrii, dzięki czemu nie będą musieli wydawać tysięcy na nową płozę, aby użyć lepszej jednostki wielokrotnego użytku. Na tym właśnie polega piękno — geometria nie musi być uniwersalna.

Porozmawiajmy teraz o membranach, ponieważ geometria nie oznacza podnośnika, jeśli membrana nie pasuje. Nasze kasety współpracują z wieloma typami membran, w tym z kasetami mikrofiltracyjnymi z polieterosulfonu. PES to doskonały wybór dla TFF, ponieważ jest trwały, w niewielkim stopniu wiąże białka i wytrzymuje sterylizację w autoklawie lub chemiczną dezynfekcję – co jest kluczowe w przypadku rzeczy wielokrotnego użytku. Jeśli potrzebujesz membran PES, sprawdź nasze kasety do mikrofiltracji z polieterosulfonu tutaj: [tekst linku: Kasety do mikrofiltracji z polieterosulfonu] pod adresem [URL], możesz też pobrać same arkusze membran: [tekst linku: Membrana z polieterosulfonu TFF] pod adresem [URL]. Powierzchnia membrany jest również powiązana z geometrią — nasze płaskie kasety mają rozszerzalną powierzchnię, więc jeśli potrzebujesz większej przestrzeni filtracyjnej, możesz ułożyć wiele arkuszy membran w jednej obudowie kasety, co jest modyfikacją geometrii, która idealnie nadaje się do koncentracji większych objętości bez przełączania na zupełnie inny system.

Przyjrzyjmy się, dlaczego geometria faktycznie wpływa na proces. Widziałem, jak wiele zespołów miało problemy, ponieważ wybrały niewłaściwy kształt ze względu na swoje natężenie przepływu. Na przykład znajomy z małej firmy biotechnologicznej próbował użyć małej, okrągłej kasety (czekaj, tak – istnieją również okrągłe geometrie, w przypadku niektórych specjalistycznych mikrofiltracji) do 50-litrowego klarowania hodowli komórkowej. Okrągły kształt oznaczał, że rozkład przepływu był nierówny — płyn przepływał przez środek kasety, pozostawiając krawędzie niewykorzystane, więc proces musiał trwać dwa razy dłużej niż planowano, co zakończyło się niższym odzyskiem z powodu nierównomiernego przepływu. Kiedy przeszli na naszą prostokątną płaską kasetę, której rozmiar odpowiadał natężeniu przepływu ich pompy, czas pracy skrócił się o 30%, a odzysk białka wzrósł o 12%. Na tym polega różnica, jaką powoduje geometria.

Inny przykład: jeśli przeprowadzasz filtrację z przepływem stycznym w celu wymiany buforu na stabilnej linii komórkowej działającej 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, potrzebujesz geometrii kasety, którą można łatwo zdemontować, oczyścić i ponownie złożyć bez niszczenia uszczelnienia. Nasze kasety wielokrotnego użytku mają konstrukcję zatrzaskową lub śrubową, dzięki czemu nie potrzebujesz specjalnych narzędzi do wymiany membran lub głębokiego czyszczenia ścieżek przepływu. Geometria ramy została zaprojektowana tak, aby każdy kanał miał tę samą szerokość, co utrzymuje niskie naprężenia ścinające – jest to niezwykle ważne w przypadku delikatnych komórek lub białek, które mogą ulegać denaturacji, jeśli zostaną zbyt mocno przepchnięte przez wąskie, nierówne kanały.

Poczekaj, rozwiążmy powszechny mit: niektórzy uważają, że kasety wielokrotnego użytku mają tylko jedną podstawową geometrię i że jeśli potrzebujesz określonego kształtu, zostajesz skazany na jednorazowe. Nie ma mowy. Współpracowaliśmy z klientami zajmującymi się wszystkim, od oczyszczania wektorów wirusowych (co wymaga bardzo specyficznych ścieżek przepływu, aby uniknąć uszkodzenia wirusa) po filtrację produktów mlecznych (która wykorzystuje większe objętości i większe obciążenie cząstkami stałymi) i dostosowaliśmy geometrię dla obu. Do pracy z wektorami wirusowymi tworzymy kasety o węższych szerokościach kanałów, aby utrzymać niskie naprężenia ścinające, dzięki czemu cząsteczki wirusa pozostają nienaruszone i aktywne. W przypadku produktów mleczarskich produkujemy szersze kanały o geometrii umożliwiającej obsługę większej ilości cząstek stałych bez tak szybkiego zatykania membrany, co oznacza mniej cykli czyszczenia i dłuższą żywotność kasety.

Nie zapominajmy też o skali. Jeśli prowadzisz laboratorium badawczo-rozwojowe przeprowadzające testy w skali ml, kluczowa jest geometria wystarczająco mała, aby zmieścić się na stole laboratoryjnym. Nasza płaska kaseta wielokrotnego użytku o powierzchni 10 cm² jest niewielka — mieści się na standardowej laboratoryjnej płycie mieszającej i nie jest wymagana żadna specjalna płoza. Następnie, gdy zwiększysz skalę do skali pilotażowej (np. serie o pojemności 100 l), zwiększysz powierzchnię do 100 cm², a następnie 1 m² na produkcję. Każda z tych skal wykorzystuje tę samą konstrukcję geometrii rdzenia, dzięki czemu proces pozostaje spójny w miarę rozwoju. To coś ogromnego — nie musisz ponownie optymalizować każdego pojedynczego parametru tylko dlatego, że przeszedłeś z małej kasety na dużą.

Porozmawiajmy teraz o tym, dlaczego warto inwestować w kasety TFF wielokrotnego użytku, nie tylko o geometrię. Jednorazowe kasety mogą z góry wydawać się tańsze, ale jeśli wykonujesz ponad 10 uruchomień tygodniowo, koszt szybko rośnie — wynosi tysiące dolarów miesięcznie w postaci kosztów jednorazowych. Te wielokrotnego użytku można czyścić i używać ponownie ponad 50 razy (jeśli będziesz o nie dbać, przestrzegaj naszych protokołów czyszczenia), dzięki czemu z czasem zaoszczędzisz mnóstwo pieniędzy i zapobiegniesz o wiele mniej plastiku trafiającego na wysypiska śmieci. Ale geometria ma duży wpływ na tę trwałość — jeśli geometria kasety powoduje problemy z przepływem, które prowadzą do zanieczyszczania membrany, trzeba będzie wymienić membranę znacznie wcześniej, co przekreśla oszczędności. Dlatego wkładamy tyle pracy w projektowanie geometrii, które zapewniają równomierny przepływ, zmniejszają osadzanie się zanieczyszczeń i ułatwiają czyszczenie.

Czekaj, skąd wiesz, która geometria jest odpowiednia dla Twojego procesu? To pytanie, które wszyscy sobie zadają, prawda? Rzecz w tym, że zależy to od skali, rodzaju płynu, potrzeb w zakresie natężenia przepływu i istniejącego sprzętu. Jeśli pracujesz w małym laboratorium badawczo-rozwojowym, zacznij od płaskiej kasety do mikrofiltracji — wszechstronnej, łatwej w użyciu i współpracującej z większością standardowych konfiguracji laboratoryjnych. Jeśli zajmujesz się produkcją, najlepszym wyborem będzie sztywna kaseta przypominająca ramę, która pasuje do punktów mocowania płozy TFF. Jeśli masz niszowy proces, skontaktuj się z nami (link do [tekst linku: Kasety TFF wielokrotnego użytku] pod adresem [URL]) – możemy współpracować z Tobą, aby dopasować geometrię. Pomogliśmy klientom dostosować szerokość kanałów i wymiary kaset, a nawet dodać niestandardowe porty dla ich konkretnych systemów pompowania.

Rzućmy krótki przykład ostatniego projektu, który zrobiliśmy. Klient z branży terapii genowej potrzebował kasety do oczyszczania wektorów AAV, które są bardzo wrażliwe na ścinanie i mają bardzo małe wymagania dotyczące wielkości. Mieli mały, stacjonarny system TFF, a standardowe kasety dostępne na rynku nie miały geometrii pasującej do konfiguracji portów i utrzymywały wystarczająco niskie ścinanie, aby uniknąć uszkodzenia AAV. Wzięliśmy naszą podstawową geometrię płaskiej kasety, dostosowaliśmy położenie portów tak, aby pasowały do ​​ich poślizgu, nieco zawęziliśmy kanały przepływowe i zastosowaliśmy naszą membranę PES (sprawdź [tekst linku: membrana polieterosulfonowa TFF] pod adresem [URL], jeśli potrzebujesz więcej na ten temat), która ma niskie wiązanie białek/wirusów. Wynik? Odzysk AAV wzrósł o 22%, kasetę wykorzystano ponownie 65 razy, zanim konieczna była wymiana membrany, i zaoszczędzono ponad 12 tys. dolarów w ciągu 6 miesięcy w porównaniu do używania jednorazowych kaset w tych samych seriach. Właśnie dlatego geometria ma znaczenie — jedna mała poprawka może mieć ogromny wpływ na wydajność procesu i koszty.

A teraz zakończmy to. Wracając do pierwotnego pytania: czy kasety TFF wielokrotnego użytku są dostępne w różnych geometriach? 100% tak. Od małych płaskich geometrii stołowych do badań i rozwoju, poprzez geometrię sztywnych ram do produkcji, po kasety o niestandardowych rozmiarach i portami do procesów niszowych – istnieje kształt odpowiedni do każdego przypadku zastosowania. Nie musisz zadowalać się uniwersalną kasetą, która nie będzie pasować do Twojego natężenia przepływu, skali lub sprzętu.

Jeśli masz dość przepłacania za jednorazowe kasety, radzenia sobie z niespójnymi przebiegami lub potrzebą niestandardowego kształtu dla swojego procesu, skontaktuj się z naszym zespołem. Jesteśmy tutaj, aby pomóc Ci wybrać odpowiednią geometrię, membranę i kasetę do Twoich konkretnych potrzeb. Niezależnie od tego, czy potrzebujesz standardowej płaskiej kasety do mikrofiltracji, jednostki o niestandardowych rozmiarach, czy też potrzebujesz więcej informacji na temat naszych kaset i membran polieterosulfonowych, mamy wszystko, czego potrzebujesz.

Referencje:

1. Lutz, S. i in. (2020). Filtracja z przepływem stycznym: przegląd konstrukcji membran i optymalizacji procesu oczyszczania biofarmaceutycznego. Journal of Membrane Science, 598, 117652.
2. Chen, Y. i in. (2022). Kasety filtracyjne wielokrotnego użytku: redukcja kosztów operacyjnych i wpływu na środowisko w bioprzetwarzaniu. Postęp biotechnologii, 38(4), e3251.
3. Roberts, M. i in. (2019). Rola geometrii przepływu w wydajności kasety TFF: wpływ na zanieczyszczenie i odzysk białek. Technologia separacji i oczyszczania, 215, 427-435.
4. Międzynarodowe Stowarzyszenie Inżynierów Farmaceutycznych (ISPE). (2021). Filtracja bioprocesowa: najlepsze praktyki dla skalowalnych systemów TFF. Prasa ISPE.