洗濾是指使用切向流過濾（TFF）技術(shù)進(jìn)行“漂洗”或從溶液中去除某種較小的分子（如雜質(zhì)、鹽離子、溶劑、小分子蛋白）。相對于透析膜管，洗濾操作速度更快，處理量更大。通過選擇合適的膜，也可以進(jìn)行緩沖液置換、調(diào)整顆粒粒徑分布、改變鹽離子濃度、并在澄清操作中最大可能地提高收率。緩沖液置換，即使用超濾膜快速、溫和地改變蛋白溶液，是使用仕必純中空纖維膜組件進(jìn)行洗濾操作最常見的應(yīng)用之一。

通過洗濾進(jìn)行分餾（Fractionation）操作成功與否，取決于選擇的膜是否合適。膜孔徑必需足夠大，以使小分子物質(zhì)通過（進(jìn)行分餾應(yīng)用時(shí)），同時(shí)膜孔徑也必需足夠小，以截留大分子物質(zhì)。仕必純提供多種規(guī)格的膜產(chǎn)品，可在最佳條件下進(jìn)行超濾和微濾處理。

切向流過濾通過將料液在中空纖維膜內(nèi)循環(huán)流動來達(dá)到處理目的。纖維管壁上的膜孔允許小分子物質(zhì)通過，而大分子物質(zhì)被截留在循環(huán)料液中（圖1）。通過向循環(huán)液流中補(bǔ)充置換緩沖液或清洗溶液，即可達(dá)到洗濾的目的。添加的緩沖液可與濾液流量相同（連續(xù)型洗濾），也可在達(dá)到一定濃度水平后，間歇性添加（非連續(xù)型洗濾）。在洗濾的過程中，溶液的組分逐漸從原始溶液向補(bǔ)充的緩沖液轉(zhuǎn)移。

典型的TFF系統(tǒng)包括泵、壓力監(jiān)測設(shè)備、流量監(jiān)測設(shè)備、樣品容器、緩沖液容器以及中空纖維膜組件。泵使料液以一定的流量和剪切力在工藝流路中循環(huán)。為控制過濾的驅(qū)動力——跨膜壓，需要監(jiān)測膜組件進(jìn)口、出口及濾液出口的壓力。監(jiān)測過濾流率是工藝放大和工藝優(yōu)化的前提條件。

有很多方法可進(jìn)行洗濾操作。使用中空纖維膜組件、軟管和密封容器是進(jìn)行連續(xù)型洗濾的有效方法。在連續(xù)型洗濾模式中，濾液排出會在樣品容器中產(chǎn)生負(fù)壓，洗濾緩沖液在負(fù)壓作用下，以與濾液排出相同的速率補(bǔ)充到到樣品容器（或工藝回路）。圖2所示為典型的洗濾流路設(shè)置。

洗濾前濃縮

料液體積和完成洗濾所需緩沖液的量成正比。

為減少緩沖液用量和操作時(shí)間，提高效率，可以在洗濾前對樣品進(jìn)行濃縮。在切向流過濾操作時(shí)，如不向樣品容器中補(bǔ)充緩沖液而收集濾液，即可達(dá)到濃縮目的。由于大分子被膜截留，濃度會相應(yīng)增加。而可透過膜的小分子（鹽離子或溶劑）濃度則保持不變。圖3所示為濃縮示意圖，樣品體積降低為起始體積的一半，被截留的大分子的濃度增加一倍。

大分子濃度的增加可影響過濾流率及小分子的透過率。隨著被截留分子在膜表面濃度的增加，濾液通過膜的阻力將變大，導(dǎo)致濾液流量降低，亦即工藝流量J降低（見公式1）。

J,(L/M²/hr)=濾液流量/膜面積         (公式1)

在某些應(yīng)用中，隨著膜表面截留分子濃度的提高，滲透性小分子通過膜的阻力會增大。小分子在濾液及進(jìn)樣中的相對濃度可用透過率表示（%T），透過率也可以在濃縮過程中通過測量進(jìn)樣和濾液中小分子的濃度計(jì)算而得。

T=C_濾液/C_進(jìn)樣 (2a)

T(%)=C_濾液/C_進(jìn)樣× 100 (2b)

公式2：透過系數(shù)(2a)和%透過率(2b)

了解濃縮對過濾流率及透過率的影響，對洗濾和分餾工藝的優(yōu)化很有幫助。

洗濾（緩沖液置換）

洗濾即向樣品容器中添加清洗緩沖液，漂洗出可透過膜的小分子物質(zhì)。在連續(xù)型洗濾過程中，緩沖液被連續(xù)補(bǔ)充到料液中，其流量與流出中空纖維膜組件的濾液的流量相同。見圖4所示。

連續(xù)型洗濾如圖2所示，在密封系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，緩沖液添加量可自動調(diào)節(jié)，以保持料液總體積不變。

[注意：也可以使用額外的雙泵頭來同時(shí)調(diào)節(jié)補(bǔ)充緩沖液和濾液的流量，兩者可以相同的流量向樣品容器添加緩沖液和抽出濾液（常用于切向流微濾操作）]。

清楚了解洗濾體積VD的概念非常重要。洗濾體積，為容器內(nèi)料液的體積和循環(huán)回路中料液的體積之和。

進(jìn)行洗濾處理所需緩沖液的總體積常用洗濾次數(shù)或體積倍數(shù)n來表示：

緩沖液體積=n ×V樣品體積  公式3

預(yù)估“漂洗掉”某一小分子所需的洗濾體積倍數(shù)，可使用圖5查找，也可由圖表下方所示公式4計(jì)算。

如果已知透過系數(shù)T以及所用洗濾體積倍數(shù)，即可計(jì)算得到清除的滲透性分子的百分比。

公式4

總結(jié)

洗濾，或濃縮/洗濾，是一種快速、溫和、可工藝放大的切向流過濾過程（超濾或微濾），用于漂洗掉可透過膜的小分子或鹽離子。小分子可以是低分子量的雜質(zhì)、緩沖液鹽離子、非反應(yīng)成分或者目的產(chǎn)物（MF TFF，微孔切向流過濾）。通過選擇正確的膜孔徑并確定濃度與透過率之間的關(guān)系，可優(yōu)化洗濾操作，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可重復(fù)的純化過程，繼而，保證每次操作得到一致的產(chǎn)品。

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