Мембрана на кухи влакна, какви са приложенията и предимствата на филтрацията?

Какво е мембрана на кухи влакна?

Мембраната на кухите влакна (HFM) е синтетичен полупрозрачен бариерен материал, съставен от безброй малки кухи влакна. Тези фини влакна се характеризират с техните вътрешни кухи канали и са покрити с микропори. Те преглеждат частиците, преминаващи през тях по размера на микропорите, което позволява само молекули с определен размер или по-малък да преминат, процес, базиран на стандарта за прекъсване на молекулното тегло (MWCO). Тъй като за първи път е разработен за обратна осмоза през 60 -те години, прилагането на мембрани на кухи влакна се е разширило до пречистване на вода, обезсоляване, клетъчна култура и медицина и тъканно инженерство. В търговските приложения тази мембрана обикновено е интегрирана във филтърния елемент, осигурявайки ефективно средство за прецизното разделяне на течностите.

Какъв е принципът на филтриране на колоните на кухните влакна?

Принципът на работа на компонентите на колоните на кухи влакна се основава на технологията за филтриране на мембраната. Накратко, колоните от кухи влакна са изработени от мембрани, използвани за филтриране в кухи колони. Когато филтратът тече през средата на мембраната на кухите влакна, технологията за филтриране на тангенциалния поток (TFF) се използва за постигане на ефективно разделяне на големи молекули и малки молекули. TFF позволява на веществата да текат успоредно на повърхността на мембраната, вместо директно през мембраната, като по този начин намалява риска от блокиране и подобрява ефективността на филтрацията.

Когато течността преминава през, порите на мембраната позволяват само молекули с определен размер да преминат, докато по -големи молекули или частици се запазват. Този процес на разделяне обикновено включва скрининг на физически размери и може също да включва селективно разделяне на химичния афинитет. Размерът на порите на мембраната определя през какви вещества могат да преминат. Диаметърът на тези пори обикновено е в диапазона от няколко нанометра до няколко микрона, които могат да бъдат персонализирани според нуждите на приложението. За приложения, които изискват отстраняване на бактерии и вируси, мембраните на кухите влакна могат да имат пори достатъчно малки, за да осигурят микрофилтрационни или ултрафилтрационни функции.

 

Въведение в компонентите на колоните на кухи влакна

Компонентите на колоната с кухи влакна включват:

1. Мембрана на кухи влакна: Това е основната част на колоната на кухите влакна, която е съставена от множество мембрани на кухи влакна, изработени от MPES материал и е отговорна за отделянето на вещества по време на процеса на филтриране. Мембраните на кухите влакна са предимно асиметрични структури, състоящи се от фин повърхностен слой и пореста опорен слой.

2. Корпус: Изработен от устойчив на корозия прозрачен полисулфон, той се използва за защита на вътрешните влакна и поддържане на целостта на структурата.

3. Порт за подаване/редентент: Изработен от бял полисулфон, разположен в горната/долната част на колоната, използван за насочване на течността във и извън колоната с влакна.

4. Пермеат Порт: Изработен от бял полисулфон, разположен отстрани на колоната, където филтрираната течност напуска мембраната.

5. Крайни капачки: Затворете двата края на снопа от влакна, за да се гарантира, че течността може да премине само през вътрешността на кухото влакно.

6. Вътрешни уплътнения: Изработени от полиуретан/епоксидна смола, увиване на всяка колона с кухи влакна, осигуряваща място за поддържане на колоната за кухи влакна и напълно изолиране на канала за подаване на потока и канала Permeate Flow.

7. О-пръстени/уплътнения: Изработени от силикон, за да се гарантира, че в колоната няма изтичане на течност и поддържа целостта на затворената система.

Тези компоненти на колоната за кухи влакна работят заедно, за да гарантират ефективността и надеждността на процеса на филтриране, подходящи за различни индустриални и лабораторни приложения.

 

Какви са предимствата на кухите влакна?

1. Висок дебит и висок капацитет за натоварване.

Мембраните на кухите влакна имат високо съотношение на площта към обема на повърхността към обем, което означава, че те могат да обработват големи количества течност в малко пространство. По -конкретно, те могат: (1) да увеличат капацитета за обработка: В оборудването със същия обем мембраните на кухите влакна могат да обработват повече течности поради по -голямата си повърхност, което е особено важно за промишлени приложения, които изискват обработка на големи количества течност. (2) Подобряване на ефективността на разделяне: По -голямата повърхност означава повече възможности за течност да се свърже с мембраната и по -чест и ефективен обмен на материали по време на процеса на разделяне. Това не само подобрява ефективността на разделянето, но също така осигурява качеството и чистотата на крайния продукт.

2. Лека и ниска сила на срязване.

Мембраните на кухите влакна имат безкрайна структура на канал с отворен тръбен поток, която избягва неправилна и насилствена турбулентност по време на циркулацията на биологични течности, така че те имат по-ниска сила на срязване. Леките условия могат ефективно да предотвратяват агрегацията и конформационните промени на биологичните макромолекули като протеини, което е полезно за защита на целостта на макромолекулите като вирусни протеини и подобряване на активността на целевите проби.

В някои биофармацевтични производствени процеси TFF стъпката има специални изисквания, което води до ниски проценти на възстановяване, включително запушване, прекомерно стрес, чувствителност към срязване на целевата молекула или висок вискозитет.

3. Проста работа и лесно производство.

Мембранните колони за кухи влакна са проектирани да постигнат по -просто и по -бързо развитие и производство на лекарства чрез минимизиране на стъпките на експлоатация на оборудването, като намокряне и стерилизация. Мембранните колони за еднократна употреба премахват необходимостта от почистване на разтвори и валидиране на почистване.

4. Възобновяемост.

Колоните на кухните влакна могат да бъдат почистени и регенерирани с помощта на 0. 5M NaOH. Чрез просто разпространение на разтвора на NaOH през колоната на кухите влакна, остатъците, прикрепени към повърхността на мембраната, могат да бъдат отстранени ефективно, като по този начин бързо възстановяват първоначалната му ефективност на филтрация, като по този начин се избягва високата цена на честата подмяна на мембраната.

5. Надеждна ефективност на линейно усилване.

Пътят на тръбния поток на кухи влакна е прост, загубата на налягане на потока на течността е малка, а налягането на мембраната на TMP е равномерно по пътя на потока, което е благоприятно за подобряване на общата мембрана. Моделът на механиката на течността на зряла тръба на течността осигурява перфектна теоретична основа за директно линейно усилване и гарантира успеваемостта на усилването на процеса.

 

Типични приложения на колони за кухи влакна

Колоните за кухи влакна играят жизненоважна роля в биотехнологиите и фармацевтичните индустрии, а техните области на прилагане са широки, включително главно:

1. Пречистване и концентрация на ваксини: Колоните на кухните влакна могат да концентрират препаратите на ваксината и да увеличат концентрацията си в крайния продукт, като същевременно отстраняват нежеланите примеси в малки молекули чрез диализа за подобряване на чистотата и безопасността на ваксините.

2. Пречистване и концентрация на вирусни вектори: При генната терапия и развитието на ваксината високата чистота на вирусните вектори е задължителна. Колоните на кухите влакна могат ефективно да отделят вирусни вектори чрез сортиране на физически размери, да запазят целостта и активността си и да премахнат малки молекули чрез диализа, за да подобрят ефективността на пречистване.

3. Избиране и филтриране на клетки и бактерии във ферментационен бульон: Колоните на кухите влакна могат бързо да премахнат клетките и бактериите от биологичната смес, получена чрез ферментация, изчистена мътност и осигуряват чисти изходни материали за последващи етапи на извличане и пречистване.

4. Възстановяване и измиване на клетки и бактерии: След процеса на клетъчна култура и микробна ферментация клетките трябва да бъдат възстановени за допълнителен анализ или извличане на продукта. Колоните на кухите влакна могат ефективно да събират клетки и да премахват примесите от културната среда, като същевременно осигуряват нежна среда за измиване за поддържане на целостта на клетките.

5. Концентрация на протеин и диализа: Колоните на кухите влакна са особено важни в протеиновото инженерство. Те могат не само да концентрират протеинови разтвори, но и да премахнат солите и други примеси в малки молекули, което е от решаващо значение за развитието и производството на протеинови лекарства.

Тези области на прилагане демонстрират гъвкавостта и ефективността на колоните на кухи влакна в съвременните биопроцеси, като по този начин играят ключова роля в подготовката, почистването и обработката на биологични продукти.