Jak wybrać odpowiedni system filtracji przepływu stycznego

TFF to filtracja styczna, która jest procesem separacji membranowej pod ciśnieniem w zależności od wielkości cząsteczki. W przypadku TFF mieszanina próbek nie jest zmuszana przez pojedynczą ścieżkę do przejścia przez membranę, taką jak filtracja DC. Zamiast tego płyn krąży stycznie przez powierzchnię membrany przez wiele razy. To "zamiatanie" spowodowane przyłożonym ciśnieniem zmniejsza gromadzenie się początkowych próbek na powierzchni membrany. Cząsteczki docelowe o większej masie cząsteczkowej niż ta przechwycona przez membranę zostały zachowane, ale małe cząsteczki i bufor przeszły przez membranę. Filtracja styczna jest skuteczną metodą zagęszczania i odsalania od 10 ml do tysięcy litrów roztworu próbki. Może być stosowany do oddzielania dużych biomolekuł od małych biomolekuł, wychwytywania zawiesin komórkowych i klarowania bulionu fermentacyjnego i lizatów komórkowych. TFF może być stosowany w wielu zastosowaniach, w tym w chemii białek, biologii molekularnej, immunologii, biochemii i mikrobiologii. W tym artykule skupimy się na zasadzie, głównych parametrach i zastosowaniu technologii filtracji przepływu stycznego.

Konwencjonalna filtracja oznacza, że pod wpływem ciśnienia ciecz przechodzi bezpośrednio przez membranę filtracyjną i dostaje się do dalszego biegu, podczas gdy duże cząstki lub cząsteczki są przechwytywane przed lub wewnątrz membrany, a małe cząstki lub cząsteczki dostają się do dalszego strumienia przez membranę. W tym trybie pracy kierunek przepływu cieczy jest prostopadły do powierzchni membrany i wchodzi do dolnego biegu, więc jest również nazywany "filtracją ślepego zaułka". Zastosowanie konwencjonalnej filtracji obejmuje filtrację klarującą, filtrację sterylizacyjną i filtrację usuwania wirusów, która nie jest przedmiotem tego artykułu. Filtracja przepływu stycznego oznacza, że kierunek przepływu cieczy jest równoległy do powierzchni membrany. Pod wpływem ciśnienia tylko część cieczy przechodzi przez membranę i dostaje się do dalszego biegu. Ten tryb pracy jest również znany jako "filtracja krzyżowa". Ponieważ przepływ styczny w sposób ciągły "myje" powierzchnię opakowania membrany podczas procesu filtracji, ten tryb pracy może skutecznie łagodzić gromadzenie się dużych cząstek i cząsteczek na membranie, co sprawia, że ten tryb pracy ma wyjątkowe zalety w wielu zastosowaniach.

W filtracji o przepływie stycznym (znanym również jako "przepływ krzyżowy") pompa przepycha płyn przez powierzchnię membrany filtracyjnej, aby zmyć uwięzione cząsteczki, aby zminimalizować kamień na powierzchni membrany filtracyjnej. W tym samym czasie płyn styczny będzie również generował ciśnienie prostopadłe do membrany filtra, przepychając substancje rozpuszczone i małe cząsteczki przez membranę filtracyjną. W ten sposób można zakończyć filtrowanie. Test symulacyjny oddzielania piasku i kamyków za pomocą ekranu podziału jest pomocny w zrozumieniu mechanizmu filtracji przepływu stycznego: otwór sitowy symbolizuje pory na membranie filtra, podczas gdy piasek i kamyki symbolizują cząsteczki, które mają być oddzielone. W filtracji DC mieszanina żwiru piaskowego jest zmuszona do poruszania się w kierunku otworu ekranu, a warstwa żwiru powstaje na powierzchni ekranu, gdy niektóre mniejsze cząstki piasku spadają przez otwór ekranu, Zapobiegaj przesuwaniu się górnego piasku w kierunku ekranu i przechodzeniu przez siatkę ekranu. W filtracji DC zwiększenie ciśnienia może jedynie wywierać nacisk na mieszaninę, co nie sprzyja promowaniu separacji; Natomiast w trybie filtracji przepływu stycznego powstawaniu warstwy ograniczającej zapobiega recyrkulacja mieszaniny, która jest podobna do wibracji w celu usunięcia kamyków blokujących siatkę ekranu, tak że piasek na górze mieszaniny spada i przechodzi przez siatkę ekranu. Dlatego zastosowanie filtracji stycznej do separacji biomolekularnej ma wyższą wydajność i szybsze stężenie lub szybkość filtracji.