Jakie są metody czyszczenia kaset płaskich?

Jeśli pracujesz w branży biotechnologicznej, farmaceutycznej lub w dowolnej innej dziedzinie, która wykorzystuje ultrafiltrację do zatężania, oczyszczania lub oddzielania biomolekuł (np. białek, przeciwciał lub supernatantów hodowli komórkowych), prawdopodobnie pracowałeś z kasetami z płaskimi arkuszami. Jestem ich dostawcą od ponad dziesięciu lat i jedno pytanie, które otrzymuję znacznie częściej niż specyfikacja produktu, brzmi: „Jaki jest właściwy sposób czyszczenia kasety z płaskim arkuszem?” Pomiń typowe wskazówki dotyczące płukania i wycierania, które można znaleźć w starych instrukcjach laboratoryjnych — czyszczenie nie polega tylko na nadaniu mu ładnego wyglądu. Chodzi o utrzymanie wydajności filtracji na właściwym poziomie, wydłużenie żywotności kaset (co pozwala zaoszczędzić mnóstwo pieniędzy w dłuższej perspektywie) i uniknięcie zanieczyszczeń krzyżowych pomiędzy partiami. Jeśli tu jesteś, prawdopodobnie już wiesz, że nieprawidłowe czyszczenie prowadzi do niższych szybkości strumienia, krótszej żywotności kasety, a nawet zniszczenia partii. Omówmy to krok po kroku, bez wymyślnego żargonu, po prostu prosto mówię moim klientom, gdy nazywają panikę z powodu zatkanej kasety.

Po pierwsze, upewnijmy się, że jesteśmy po tej samej stronie w tym, o czym mówimy. Kasety z płaskim arkuszem stanowią podstawę systemów filtracji z przepływem stycznym (TFF) — są to cienkie, warstwowe jednostki membranowe, które dzielą przepływ surowca na dwa strumienie: permeat (co przechodzi przez membranę) i retentat (co jest zatrzymywane). Jeśli szukasz konkretnych modeli, mamy tutaj całą linię:Seria kaset-filtracji TFF, w tymKasety ultrafiltracyjne z przepływem stycznym,Kasety ultrafiltracyjne 100 kd, IKasety ultrafiltracyjne z ekranem podwieszanym. Przejdźmy teraz do części czyszczącej. Zacznijmy od płukania natychmiast po użyciu – nie podlega to negocjacjom, tak jak zdjęcie butów po spacerze w deszczu. Odczekanie nawet godziny po użyciu pozwala pozostałościom wyschnąć na membranie, a zaschnięte białka lub resztki komórek są znacznie trudniejsze do usunięcia, podobnie jak stwardniały klej. W tym pierwszym kroku należy użyć tego samego rodzaju wody, której używasz do przygotowań w laboratorium lub produkcji – filtrowanej wody dejonizowanej (DI), a nie wody z kranu. Dlaczego? Woda z kranu zawiera minerały i chlor, które mogą reagować z pozostałymi biomolekułami, powodując pogorszenie zanieczyszczania. Przepuść wodę DI przez kasetę przy takim samym natężeniu przepływu, jakiego użyłeś podczas cyklu filtracji. Nie zwiększaj od razu ciśnienia do bardzo wysokiego — najlepsze jest tutaj niskie lub umiarkowane ciśnienie (10–15 psi). Zobaczysz, że permeat będzie początkowo mętny; Kontynuuj, aż woda będzie całkowicie czysta, a strumień retentatu nie będzie już pienisty. Jeśli w Twojej kasecie znajdowały się duże stężenia substancji, takich jak lizat komórkowy lub gęste roztwory białek, być może będziesz musiał wykonać dwa szybkie płukania DI zamiast jednego. Ten krok zajmuje 5–10 minut, ale jest najważniejszy, aby zapobiec osadzaniu się zanieczyszczeń.

Następnie, jeśli masz łagodne lub umiarkowane zanieczyszczenia – takie jak nagromadzenie białka, które nie zniknęło podczas pierwszego płukania – czas na podstawowe pranie. Najlepszym rozwiązaniem jest rozcieńczony roztwór zasadowy, zwykle wodorotlenek sodu (NaOH), o stężeniu 0,1–0,5 M. Wiem, co niektórzy z Was myślą: „NaOH jest ostry, czy nie uszkodzi to membrany?” Jeśli nie pozostawisz go zbyt długo, jest to całkowicie bezpieczne. Roztwory alkaliczne rozkładają wiązania białkowe, rozpuszczają pozostałości organiczne, a nawet zabijają wszelkie drobnoustroje, które przedostały się do kasety. Wskazówka dla profesjonalistów: przed przepuszczeniem podgrzej roztwór NaOH do 30–40°C (86–104°F). Ciepło sprawia, że ​​roztwór alkaliczny działa znacznie szybciej, skracając czas kontaktu. Przepuszczaj go przez kasetę przez 15–30 minut, wciąż przy umiarkowanym natężeniu przepływu. Nie pozwól jednak, aby roztwór stał w kasecie – stojący roztwór alkaliczny może powodować skoki pH, które z czasem niszczą membranę. Po umyciu ponownie przepłucz wodą dejonizowaną, aż pH permeatu będzie neutralne (zmierz to za pomocą paska pH, to proste). Jeśli zanieczyszczenia są wyjątkowo uporczywe, jak pozostałości przeciwciał monoklonalnych lub kwasów nukleinowych, możesz dodać niewielką ilość środka powierzchniowo czynnego – około 0,1% Tween 20 – do roztworu NaOH. Środki powierzchniowo czynne pomagają usunąć hydrofobowe pozostałości z powierzchni membrany, podobnie jak płyn do mycia naczyń usuwający tłuszcz. Tylko pamiętaj, aby później bardzo dobrze spłukać ten środek powierzchniowo czynny, w przeciwnym razie może to zepsuć szybkość przepływu następnego cyklu filtracji.

Porozmawiajmy teraz o poważniejszych zabrudzeniach, ponieważ czasami nawet najlepsze mycie wstępne nie wystarczy. Być może przetwarzałeś supernatant hodowli komórkowej z dużą ilością nierozpuszczalnych zanieczyszczeń lub partię o dużej zawartości polisacharydów, które przyklejają się do membrany. W tym celu potrzebne jest silniejsze czyszczenie chemiczne, czasami nazywane „czyszczeniem odkażającym” lub etapem „CIP (czyszczenie na miejscu)”, jeśli używasz całego systemu. Polecam tutaj enzymatyczny środek czyszczący – pomyśl o nim jak o specjalnej mieszance enzymów, która przegryza twarde pozostałości organiczne. Enzymatyczne środki czyszczące działają znacznie lepiej niż ostre kwasy na zanieczyszczenia biologiczne, ponieważ działają na określone związki bez uszkadzania membrany. Poszukaj środka czyszczącego przeznaczonego do systemów ultrafiltracji, a nie tylko do ogólnych enzymów laboratoryjnych. Postępuj zgodnie z instrukcjami producenta, ale ogólnie rzecz biorąc, uruchamiaj go w temperaturze 35–45°C (95–113°F) przez 30–60 minut przy nieco większym natężeniu przepływu (20–25 psi), aby mieć pewność, że dostanie się do wszystkich zakamarków płaskiej konstrukcji arkuszowej. Jeśli enzymatyczny środek czyszczący nie działa (rzadko, ale możliwe w przypadku naprawdę poważnych zanieczyszczeń, takich jak biofilm), można użyć rozcieńczonego roztworu kwasu – na przykład kwasu cytrynowego o stężeniu 0,5–1 M. Kwas cytrynowy rozpuszcza osady mineralne, a ponieważ jest łagodnym kwasem, jest mniej ostry niż kwas solny. Ponownie podgrzej, przepuść przez 15–20 minut, a następnie dokładnie spłucz, aż pH permeatu będzie neutralne. Uwaga: nigdy nie mieszaj w kasecie roztworów kwasów i zasad – te dwa reagują gwałtownie, a to szybki sposób na zrujnowanie Twojej kasety (a może i całego dnia). Bardzo dobrze spłucz wodą DI pomiędzy myciem alkalicznym a myciem kwasowym, jeśli musisz zrobić jedno i drugie.

Czekaj, jest jeszcze jedna rzecz, o której ludzie zapominają: czyszczenie części zewnętrznej i uszczelek. Membrana wewnątrz jest gwiazdą, ale krawędzie i uszczelki uszczelniające warstwy mogą również zostać pokryte pozostałościami. Jeśli rozbierasz kasetę (niektóre kasety z płaskim arkuszem są przeznaczone do demontażu, inne są jednorazowego użytku, więc zawsze sprawdź swój model), przetrzyj powierzchnie uszczelek niestrzępiącą się szmatką zwilżoną wodą DI. Nie używaj ręczników papierowych – pozostawiają maleńkie włókna, które utkną. W przypadku ramy kasety można użyć miękkiej szczoteczki, aby delikatnie usunąć zaschnięte pozostałości, a następnie spłukać. Jeśli masz kasetę jednorazową, npUltrafiltracja kasetowasznurka, nie rozłożysz go na części, więc po prostu pamiętaj o dokładnym płukaniu i praniu chemicznym, gdy tylko skończysz go używać – nie odkładaj go na jutro.

Porozmawiajmy teraz o tym, czego należy unikać. Widziałem wielu klientów popełniających te błędy, w wyniku których potrzebowali nowej kasety znacznie wcześniej, niż powinni. Po pierwsze, nie używaj wody z kranu do celów innych niż pierwsze szybkie płukanie – minerały wody z kranu mogą odkładać się na membranie i powodować osadzanie się kamienia. Po drugie, nie używaj ostrych materiałów ściernych ani wełny stalowej do szorowania membrany — zarysowanie powierzchni tworzy małe dziury, które zakłócają wydajność odcięcia masy cząsteczkowej (MWCO) i nie uzyskasz wymaganej separacji. Po trzecie, nie pozostawiaj roztworów czyszczących w kasecie przez wiele godzin lub całą noc. Nawet „delikatne” roztwory, takie jak NaOH, mogą zniszczyć materiał membrany, jeśli są pozostawione zbyt długo, szczególnie w wysokich temperaturach. Po czwarte, nie pomijaj weryfikacji po czyszczeniu. Wkładasz całą tę pracę w czyszczenie kasety - upewnij się, że rzeczywiście działa. Przetestuj natężenie strumienia za pomocą wody DI przed użyciem go w prawdziwej partii. Porównaj to z natężeniem strumienia, gdy kaseta była nowa. Jeśli jest to mniej niż 70% oryginału, oznacza to, że nadal występują resztki zanieczyszczeń, więc następnym razem musisz dostosować kroki czyszczenia.

Krótka uwaga na temat kaset jednorazowego użytku i kaset wielokrotnego użytku, ponieważ to obecnie ważna dyskusja w bioprodukcji. Jednorazowe kasety doskonale zapobiegają zanieczyszczeniu krzyżowemu różnych produktów lub linii komórkowych, ale to nie znaczy, że po użyciu można je po prostu wrzucić do szuflady. Nawet jednorazowe kasety wymagają szybkiego płukania zaraz po użyciu, aby zapobiec wysychaniu membrany. Kasety wielokrotnego użytku, npKasety ultrafiltracyjne 100 kdktóre produkujemy, wystarczą na 10–15 zastosowań, jeśli zostaną odpowiednio wyczyszczone — naszym klientom udało się uzyskać 20 zastosowań, jeśli przestrzegają naszego protokołu czyszczenia co do T. Kompromis jest taki, że te wielokrotnego użytku wymagają większej ostrożności, ale oszczędności są ogromne, jeśli uruchamiasz wiele partii.

Podsumujmy to krótką ściągawką krok po kroku, abyś nie musiał przewijać wstecz. 1. Natychmiast po użyciu: Przepłukać wodą dejonizowaną pod ciśnieniem 10–15 psi przez 5–10 minut, aż permeat będzie przezroczysty. 2. Łagodne zabrudzenia: 0,1–0,5 M NaOH w temperaturze 30–40°C, uruchomić 15–30 minut, spłukać do neutralnego pH. 3. Silne zabrudzenia: Enzymatyczny środek czyszczący w temperaturze 35–45°C, uruchomić na 30–60 minut lub w razie potrzeby rozcieńczyć kwas cytrynowy, dokładnie spłukać. 4. Wyczyść uszczelki/ramę: Niestrzępiąca się ściereczka do uszczelek, miękka szczoteczka do ramek, bez włókien i zadrapań. 5. Sprawdź: Przetestuj strumień wody DI, aby upewnić się, że przekracza 70% pierwotnego natężenia.

W ostatecznym rozrachunku czyszczenie kasety z płaskim arkuszem nie jest czymś skomplikowanym — chodzi o zachowanie konsekwencji i nie czekanie zbyt długo po użyciu. Jeśli nadal zastanawiasz się, która kaseta jest odpowiednia dla Twojego zastosowania lub potrzebujesz bardziej szczegółowych specyfikacji czyszczenia naszych produktów, takich jakKasety ultrafiltracyjne z ekranem podwieszanym, skontaktuj się z naszym zespołem. Współpracujemy z laboratoriami i zakładami produkcyjnymi na całym świecie, aby mieć pewność, że ich sprzęt filtrujący będzie trwały i działał zgodnie z oczekiwaniami.

Referencje

1. Janson, JC (2011). Oczyszczanie białek: zasady, metody wysokiej rozdzielczości i zastosowania (wyd. 3). Wiley-VCH.
2. Portera, MC (1972). Hanbook dotyczący technologii membran przemysłowych. Publikacje Noyes.
3. Instrukcja obsługi filtracji z przepływem stycznym (TFF). (2020). Thermo Fisher Scientific.