切向流超濾(TFF)的原理、特點(diǎn)及其應(yīng)用
瀏覽次數(shù):24719 發(fā)布日期:2012-6-8
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頗爾公司提供業(yè)界領(lǐng)先的切向流過濾(TFF)技術(shù),以滿足日益增加的生物技術(shù)和生物工藝過程中的多樣性需求并應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)。這些產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目的是在保證過濾效果一致以及獲得最高過濾量的前提下,簡(jiǎn)化處理過程并使處理過程呈流水線化。
切向流超濾(TFF)能快捷、高效地進(jìn)行生物分子的分離與純化處理;可用于低至10毫升、高達(dá)數(shù)千升樣品溶液的濃縮和脫鹽處理;也可以用于不同大小生物分子的分離、細(xì)胞懸液收集、以及發(fā)酵液和細(xì)胞裂解液的澄清。
為什么要使用切向流超濾
● 易于裝配,操作簡(jiǎn)單-用管路和少許管路配件,簡(jiǎn)單地連接切向流超濾裝置、泵以及壓力表,向儲(chǔ)槽中加入樣品,即可開始工作。
● 快捷高效-對(duì)比透析,裝配更輕松,處理速度快;對(duì)比離心濃縮裝置或攪拌式超濾裝置,可在更短的時(shí)間內(nèi)獲得更高濃度。
● 僅需在同一系統(tǒng)中執(zhí)行兩步操作-在同一系統(tǒng)中完成樣品的濃縮和滲濾處理,節(jié)約時(shí)間并避免損失產(chǎn)物。
● 工藝和縮放-由于結(jié)構(gòu)材料與平板式超濾器流體通路,實(shí)驗(yàn)室規(guī)模下的條件可以應(yīng)用于生產(chǎn)規(guī)模的應(yīng)用中。處理低至10mL、或高達(dá)千升體積的樣品,均可提供對(duì)應(yīng)的切向流超濾裝置。成本低廉-切向流超濾裝置與平板式超濾器經(jīng)清洗后可再次使用,也可在單次應(yīng)用后廢棄?蓤(zhí)行簡(jiǎn)單的完整性測(cè)試,檢驗(yàn)濾膜和密封的完整性。
切向流超濾的原理?如何分離生物分子
切向流(也稱為“錯(cuò)流”)超濾中,泵推動(dòng)流體通過濾膜表面,沖刷去除其上截留的分子,從而使濾膜表面的積垢程度降至最低。在滲余物流體中產(chǎn)生緊靠濾膜的壓力,使溶質(zhì)和小分子通過濾膜。如此方能完成過濾。利用細(xì)分篩網(wǎng)分離沙子與鵝卵石的模擬實(shí)驗(yàn),有助于理解切向流超濾的機(jī)理:篩網(wǎng)眼象征濾膜上的孔隙,而沙子與鵝卵石象征待分離的分子,在直流過濾中,沙子-鵝卵石混合物被迫向著篩網(wǎng)眼方向移動(dòng),隨著一些較小的砂粒通過篩網(wǎng)眼落下,在篩網(wǎng)表面形成以個(gè)鵝卵石層,阻礙頂部砂粒向篩網(wǎng)方向移動(dòng)并通過篩網(wǎng)眼(圖1),在直流過濾中,增加壓力,僅能對(duì)混合物施加壓力,而無助于分離的促進(jìn);相比之下,在切向流超濾模式中,通過混合物的再循環(huán)防止限制層的形成,此再循環(huán)類似于:振動(dòng)以去除阻塞篩網(wǎng)眼的鵝卵石,使得位于混合物頂部的砂粒落下并通過篩網(wǎng)眼。因此,利用切向流超濾進(jìn)行生物分子分離,效率更高,濃縮或洗濾速度更為快捷。
圖 1
利用細(xì)分篩網(wǎng)分離沙子與鵝卵石
(A)對(duì)混合物施加直接的壓力,使得底部砂粒落下;在篩網(wǎng)表面形成一個(gè)鵝卵石層,阻礙頂部砂粒向篩網(wǎng)方向移動(dòng)并通過篩網(wǎng)。(B)振動(dòng)篩網(wǎng),破壞位于混合物底部的積聚鵝卵石層,使完全分離得以進(jìn)行;切向流過濾中,進(jìn)科流的錯(cuò)流動(dòng)力學(xué)作用,就相當(dāng)于此例中的振動(dòng)。
切向流超濾的主要應(yīng)用
切向流超濾主要應(yīng)用于:濃縮、洗濾(脫鹽及緩沖液置換)以及利用尺寸大小分離生物分子。此外,也可用于發(fā)酵液或細(xì)胞培養(yǎng)液中細(xì)胞及細(xì)胞碎片的去除、澄清。
濾膜選擇
Pall Life Science 提供多種類型的濾膜,以卓越性能和穩(wěn)定性應(yīng)對(duì)分子分離中的挑戰(zhàn)。Pall公司產(chǎn)品的顯著特征源于這些通用濾膜:
超濾濾膜
基于孔徑大小原理,利用濾膜,超濾可以分離特別小的顆粒和溶解的分子。在任何類型的裝置中,超濾濾膜的性能均決定于其形態(tài)。超濾濾膜具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)(請(qǐng)參見上面的圖片),使得大于濾膜截留分子量的顆粒在濾膜表面受到截留,同時(shí)允許較小的物質(zhì)通過濾膜下部結(jié)構(gòu)。如果濾膜表面極其平滑,生物分子和病毒的截留產(chǎn)量將會(huì)提升。由于濾膜的下部結(jié)構(gòu),顆粒被迅速轉(zhuǎn)移、離開超濾膜分層,并防止濾膜積垢。
超濾膜包流道的選擇
網(wǎng)狀流道
在此網(wǎng)狀流道配置中,篩網(wǎng)在濾出物流體中制造柔和的湍流,最大程度的減輕了濾膜積垢。網(wǎng)狀流道已經(jīng)應(yīng)用于濾過0.2μm級(jí)溶液(不含能阻塞篩網(wǎng)的顆粒物質(zhì)或聚合體)。
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架空篩網(wǎng)流道
在回流通路中,懸浮篩網(wǎng)流體通路配置具有更開放的結(jié)構(gòu),處理粘性的或顆粒物質(zhì)密集的溶液時(shí),性能表現(xiàn)較佳。
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網(wǎng)狀流道:對(duì)不含顆粒的蛋白質(zhì)溶液進(jìn)行優(yōu)化處理
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架空流道:對(duì)于輕度到中度顆粒的溶液選擇架空流道
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根據(jù)起始樣品體積,確定適當(dāng)產(chǎn)品
選擇合適的額定截留分子量
依據(jù)超濾的目標(biāo),選擇的濾膜孔徑通常要比需要保留在溶液中的相關(guān)分子小3至6倍,同時(shí)比溶液中一種分子大3至6倍,以保證這種分子能通過濾膜。