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切向流过滤简介

确??焖?、有效的生物分子加工

切向流过滤 (TFF) 是一种分离和纯化生物分子的快速高效的方式。此种过滤可应用于各种生物学领域,如免疫学、蛋白质化学、分子生物学、生物化学和微生物学。TFF 可用于对 10 mL 到几千升的样品溶液进行浓缩或脱盐。它还可用于从小生物分子中分馏出大生物分子、收获细胞悬液以及澄清发酵液和细胞裂解液。

使用切向流过滤的理由有哪些?

  1. 易于安装和使用 – 通过管道和少量配件将 TFF 装置连接至泵和压力表,然后将您的样品添加至储存器开始过滤即可。

  2. 快速、有效 – 比透析更易于安装且速度更快。使用超滤离心管时,可在更短的时间内达到更高浓度。

  3. 一个系统可完成两个步骤 – 可在一个系统内进行浓缩和洗滤,从而节省时间并避免产品损失。

  4. 可按比例放大或缩小 – 结构材料和膜包路径长度可使中试试验阶段确定的条件应用于处理规模应用中??商峁┛纱硇≈?10 毫升或大至数千升样品容量的 TFF 装置。

  5. 经济实惠 – TFF 装置和膜包可以进行清洁和再次使用或在一次性使用后进行处理??山屑虻サ耐暾圆馐砸匀啡夏ず兔芊饧旰梦奕?。


考虑所需的生物分子

您所需的生物分子或产品可从低分子量污染物中保留或分离,或其可通过较高分子量污染物和颗粒并净化。

通常情况下,应选择比待保留的蛋白质分子重量小三分之二到六分之五且带分子量截留 (MWCO) 的膜。其他因素也可影响适当 MWCO 的选择。例如,如果流速(或处理时间)是一个主要考虑因素,则选择小三分之二且带 (MWCO) 的膜将产生更大流速。若恢复是主要考虑问题,则选择小六分之五的紧膜将产生最大恢复(流速较慢)。这些值应作为一般指南使用,因为溶质保留和选择可因诸多因素而各异,如跨膜压、分子形状或结构、溶质浓度、存在其他溶质以及离子条件。

我们的膜选择性强且通??纱锏?95% 到 99% 的恢复率。这些膜的有限孔径分布可导致膜 MWCO 下方分子量的分子保留最小。


考虑流体特性

样品浓度和粘度决定了过程运行所需的通道类型。颇尔的实验室比列 TFF 装置适用于筛网或悬浮的筛网装置。筛网通道装置通常用于净化、稀释不含颗?;蚓酆衔锏娜芤?。悬浮的筛网通道 TFF 膜包可为高粘度或颗粒载量溶液提供更佳性能。

考虑样品容量和处理时间

适当膜包或装置尺寸的选择取决于样品总量、所需处理时间以及期望的最终样品量。

颇尔的 Minimate 系统可与 Minimate 囊式过滤器配合使用,以轻松处理多达 1000 毫升的样品容量。Ultrasette 实验室切向流过滤装置可提供 200 毫升到 5 升的最优处理。针对过程开发和放大应用,颇尔生命科学可提供各类 TFF 支架和膜包。通过这些产品,大规模生产所用的完整 TFF 系统可使用开发或探索实验室内通常产生的量得以优化。



Minimate TFF 系统采用可简化实验室规模浓缩、脱盐和缓冲液置换过程的“即插即用”简易设计。

TFF 如何分离生物分子?

在 TFF(即切向流过滤)中,液体通过膜表面进行抽运,从而通过扫除表面以外的保留分子最大程度减少污垢。在回流中对膜形成压力,从而使溶质和小分子通过膜以实现过滤。在使用细分筛尝试将沙子从鹅卵石中分离的过程中,即可看到一个用以理解 TFF 背后理论的类比。筛子上的洞代表膜中的孔,而沙子和卵石则代表要分离的分子。在直流过滤中 (DFF),沙子和鹅卵石混合物被迫朝筛洞移动。当较小的砂粒通过在筛孔时,较大的鹅卵石在筛子表面形成一个层。这可以阻止混合物顶部的沙粒朝孔移动并通过孔。利用 DFF,增加压力就可以在不增加分离的情况下压缩混合物。相比之下,在 TFF 模式下操作,以通过使混合物再循环以防止形成限制层。该过程就像振动筛去除阻塞筛孔的鹅卵石,以便混合物顶部的沙粒朝筛孔跌落并通过筛孔。因此,TFF 可能是一种更高效的生物分子分离方法,可实现更快的浓缩或洗滤加工。

使用细分筛分离沙子和鹅卵石


(A) 向混合物施加直压可使底部沙粒通过筛子。鹅卵石层逐渐在筛表面形成,从而防止顶部沙粒朝筛移动并通过筛。
(B) 振动筛子可分开混合物底部的聚合鹅卵石层,并实现完整的分级。TFF 中进给流的切向流动力与此例中振动的目的相同。

TFF 的关键应用

TFF 的主要应用是从小生物分子中浓缩、洗滤(脱盐和缓冲液置换)和分级出大生物分子。此外,它可用于细胞澄清和去除,以及发酵或细胞培养液中的细胞碎片。

浓缩

浓缩是一个涉及去除溶液流体、同时保留溶质分子的简单过程。溶质浓度直接随溶液容量的减少而成比例地增加(即容量减半可有效地使浓度加倍)。如要浓缩样品,请选择采用 MWCO 的超滤 (UF) 膜——远低于要保留分子的分子量。为确保目标分子的完整滞留率和高回收率,这一点非常重要。

洗滤

洗滤是一种分级工艺,可通过膜清洗较小分子,并将较大的分子留在回流中,且最后浓度保持不变。它可以用于去除盐类或置换缓冲液。它可以去除乙醇或其他小溶剂或添加剂。

有多种执行洗滤的方法。在连续洗滤的过程中,洗滤溶液(水或缓冲液)以与滤液生成速度相同的速度被添加到样品给料容器中。这样一来,样品容器中的容量保持恒定,但可自由渗透该膜的小分子(例如,盐)会被冲走。以去盐为例,每增加一些洗滤容量 (DV) 都会进一步降低盐浓度。(添加一定容量的水或缓冲液至给料容器中(相当于系统中的产品容量),然后浓缩回至起始容量以构成一个洗滤容量。例如,如果您有 500 毫升的起始样品,1 DV = 500 毫升。)使用 5 DV 持续洗滤将使离子强度降低约 99%。

在非连续洗滤的过程中,溶液先被稀释,然后浓缩回至起始容量。随后将重复该过程,直到达到容器中剩余小分子(例如,盐)所需的浓度。每增加一定量的 DV 就会进一步降低盐浓度。使用 5 DV 非持续洗滤将使离子强度降低约 96%。如右表所示,连续洗滤只需更少的滤出量就可达到与非连续洗滤相同的盐度降低水平。通过首次浓缩样品,可以大大减少达到指定离子强度所需的洗滤溶液量。为将 1 升样品的离子强度降低 96%,使用非连续洗滤需要 5 DV 或 5 升(此例中)。如果样品首次浓缩十倍至 100 毫升,那么 5 DV 现仅为 500 毫升。这就意味着大幅节省了缓冲液和时间。

比较连续和非连续洗滤


洗滤
容量 (DV)
连续
去除百分比 (%)
连续
去除百分比 (%)
163.250.0
286.575.0
395.087.5
498.293.8
599.396.9
699.898.4
799.999.2


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切向流超滤
细胞培养/细胞收获(一次性)细胞培养/细胞收获(耐高压灭菌)生物流体/生物制药流体/缓冲液纯化生物制药研发(除菌过滤)介质/添加剂制备(除菌过滤)
Centramate 和 Centramate PE 膜包和夹具?
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LV Centramate 膜包和夹具?
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Minimate 囊式过滤器和系统?
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Ultralab 系统和 Ultrareservoir 容器?
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Ultrasette 装置?
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