Ali naj pri izbiri sistema filtracije s tangencialnim tokom (TFF) uporabimo kartušo z votlimi vlakni ali membrano s ploščato kaseto?
Tangential Flow Filtration (TFF) se široko uporablja v biofarmacevtski in kemično farmacevtski obdelavi kot ključna tehnologija za izmenjavo pufra in čiščenje. Med vsemi procesnimi komponentami je še posebej kritičen izbor membranske kasete ali modula z votlimi vlakni
Najprej kratek uvod v module z votlimi vlakni in membranske kasete:
Modul votlih vlaken:
Napajalna raztopina teče aksialno skozi lumen votlih vlaken, medtem ko permeat prehaja radialno skozi steno membrane.
Membranska kaseta:
Več ploščatih membran-je zloženih skupaj, običajno ločenih z zasloni ali pretočnimi distančniki, ki ustvarjajo tangencialne pretočne kanale za izboljšanje prenosa mase.
1. Primerjava ključnih parametrov delovanja
A. Učinkovitost pretoka/masnega prenosa (hitrost obdelave)
Membranske kasete na splošno dosegajo večji pretok in krajše čase obdelave.
Struktura distančnika/zaslona ustvarja turbulenco na površini membrane, zmanjšuje nastajanje plasti gela in izboljšuje učinkovitost prenosa mase ter splošno zmogljivost pretoka.
Moduli z votlimi vlakni običajno zagotavljajo nekoliko nižji, a stabilnejši tok.
Njihovi odprti pretočni kanali zmanjšujejo hidravlični upor, zaradi česar so manj nagnjeni k nenadnemu obraščanju pri obdelavi dovodnih tokov z visoko-trdno ali-viskoznostjo.
Primer primera:
Pri UF/DF obdelavi LNP-mRNA so študije pokazale, da so pri enakih pogojih TMP (manj kot ali enako 5 psi) in parametrih dovoda membranske kasete pokazale znatno večji pretok, medtem ko so moduli z votlimi vlakni ponudili nižji strižni učinek, vendar rahlo zmanjšan pretok.
B. Strižna sila (vpliv na delce, viruse in biomolekule)
Moduli z votlimi vlakni na splošno veljajo za nežnejše.
Njihova odprt{0}}kanalna zasnova pomeni, da strig v glavnem sledi standardnemu cevastemu pretoku in ga je mogoče kvantitativno nadzorovati s pretokom in notranjim premerom vlaken, zaradi česar so primerni za-občutljive materiale.
Membranske kasete povzročajo dodaten strig zaradi distančne strukture.
Čeprav to izboljša prenos mase, lahko poveča tudi lokalizirano strižno napetost.
C. Odpornost proti obraščanju/ravnanje z visoko trdnostjo in visoko viskoznostjo
Moduli z votlimi vlakni kažejo jasnejše prednosti pri obdelavi visoko-trdne-vsebnosti ali viskoznih materialov.
Odprta pot pretoka zmanjša upor tekočine in pomaga ohranjati stabilen pretok v zahtevnih pogojih dovajanja.
Membranske kasete so na splošno bolj primerne za aplikacije z nizko-do-srednjo trdnostjo, kjer imata prednost visoka zmogljivost in hitrejša obdelava.
Njihova izboljšana zasnova prenosa mase lahko zagotovi visoko zmogljivost, čeprav lahko zelo viskozni ali visoko{0}}trdni sistemi doživijo hitrejši upad pretoka, odvisno od materiala membrane, MWCO/velikosti por in pogojev postopka.
D. Padec tlaka in delovno okno (TMP in dovodni tlak)
V sistemih z votlimi vlakni je mogoče nadzirati padec tlaka in strig s premerom vlaken, dolžino vlaken in hitrostjo prečnega toka.
Manjši premeri vlaken povečajo strig, medtem ko daljše pretočne poti povečajo padec tlaka.
V praksi so sistemi TFF z votlimi vlakni običajno zasnovani in povečani z uporabo izračunov, ki temeljijo na TMP-.
E. Faktor koncentracije, stopnja izkoristka in-zadrževalni volumen
Membranske kasete so pogosto ugodnejše za aplikacije z visoko-koncentracijo in visokimi faktorji koncentracije.
Izkušnje iz industrije kažejo, da membranske kasete ponujajo bolj kompaktno strukturo, boljšo tlačno odpornost, večjo zmožnost koncentracije in pogosto večjo predelavo izdelka v primerjavi s sistemi z votlimi vlakni.
Moduli z votlimi vlakni imajo lahko večje-zadrževalne prostornine, odvisno od zasnove modula in konfiguracije sistema, kar je lahko bolj kritično pri obdelavi majhnih serij materialov visoke-vrednosti.
F. Zanesljivost in življenjska doba: zlom vlaken v primerjavi z vzdrževanjem
Eno možno tveganje sistemov z votlimi vlakni je zlom vlaken in strukturna krhkost.
Praktične izkušnje so pokazale, da se lahko votla vlakna občasno zlomijo, določene strukture por (kot so prst{0}}podobne strukture) pa so lahko bolj dovzetne za poškodbe.
Membranske kasete zahtevajo tudi ustrezno vzdrževanje, vendar je njihova življenjska doba ob ustreznem čiščenju in skladiščenju lahko precej dolga.
Pomembno je preprečiti izsušitev membrane in jo takoj po umazaniji obnoviti.
G. Enkratna-uporaba, sterilnost in-širjenje
Moduli z votlimi vlakni-za enkratno uporabo so vse bolj priljubljeni, ker so običajno dobavljeni predhodno-namočeni, sterilizirani z gama žarki in pripravljeni za uporabo, kar bistveno zmanjša zahteve za validacijo čiščenja.
Prav tako jih je mogoče učinkovito razširiti od laboratorijskega razvoja do -proizvodnje v polnem obsegu.
Logika-povečanja:
Module z votlimi vlakni in membranske kasete je mogoče povečati s povečanjem površine membrane ali vzporednim delovanjem več enot. Dokumentacija o izdelku iz votlih vlaken prav tako poudarja, da je na voljo več velikosti, kar omogoča preprosto prilagajanje-od laboratorijskega do proizvodnega obsega.
2. Primerjalna tabela izbire
Kasete z votlimi vlakni Dimension
