Влияят ли касетите за многократна употреба TFF на ефективността на филтриране с течение на времето?
Като доставчик на многократно използваеми касети TFF (тангенциално филтриране на потока), получавам този въпрос през цялото време: Издържат ли нашите продукти на постоянна производителност при многократна употреба? Това е справедливо – екипите за биообработка разчитат на TFF за всичко – от избистряне на клетъчна култура до концентриране на протеини, а престоят поради недостатъчно производително оборудване може да провали цели производствени графици. След 8 години работа в технологията за мембранна филтрация съм виждал екипи да прескачат между TFF касети за еднократна употреба и за многократна употреба, често приемайки, че едната по своята същност е по-добра от другата. Но истината за производителността във времето е нюансирана, свързана не само със самата касета, но и с това как се почиства, съхранява и работи.
Нека започнем с основите: TFF касетите работят, като избутват течност успоредно на повърхността на мембраната, позволявайки на малките частици да преминат, като същевременно задържат по-големите. За моделите за многократна употреба мембраната и рамката на касетата са проектирани да бъдат разглобявани, почиствани и преработвани, вместо да се изхвърлят след еднократна употреба като устройство за еднократна употреба. Ключът тук е, че производителността не просто се влошава – тя се влошава поради специфични, предсказуеми причини и това е мястото, където касетите за многократна употреба могат или да надминат производителността при еднократна употреба (с подходяща грижа), или да се понижат, ако се поддържат неправилно.
Един от най-често срещаните митове е, че касетите за многократна употреба се износват бързо. Виждал съм касети да преминават през 50+ серии и все още дават 90% от първоначалния си поток (скоростта на потока на течността през мембраната), когато са правилно почистени. Но това не е така, ако пропуснете критичните стъпки за почистване. Когато използвате TFF касета, слой от замърсявания - протеинови агрегати, клетъчни остатъци или компоненти на средата - се натрупва върху повърхността на мембраната и в порите. Ако правите само бързо изплакване с вода между циклите, тези замърсявания се втвърдяват, вграждайки се в порите на мембраната. С течение на времето това намалява ефективния размер на порите и блокира потока. Например, 0,22 um микрофилтрационна касета, която започва с пълен поток, може да спадне с 30-40% след 10 цикъла, ако се почиства само с вода. Но ако използвате алкален почистващ разтвор (като 0,1M NaOH) с рециркулация, след което изплакнете с киселина и вода, същата касета остава на 85% поток след 15 пуска.
Ето защо създадохме нашата линия TFF мембранни касети с лесни за разглобяване рамки и съвместими мембрани, които са устойчиви на протеиново свързване. Нашият екип за научноизследователска и развойна дейност тества 10 различни типа мембрани, за да намери такива, които освобождават замърсявания без разграждане, поради което нашите касети за многократна употреба работят последователно при серии. Имаме и специални модели за работа в лабораторен мащаб – нашите касети за микрофилтрация Scales Lab, например, са оразмерени за малки биореактори и множество малки серии, така че лабораториите не трябва да правят компромис между цена и производителност.
Друг фактор, който влияе върху дългосрочната ефективност, е увреждането на мембраната. Касетите за многократна употреба разчитат на физическо боравене по време на разглобяване и почистване. Ако техник използва груба четка или изтърка мембраната твърде силно, той може да разкъса тънкия мембранен слой, което води до загуба на продукт (особено за целевите протеини). Нашите касети включват мека мембранна повърхност и ясни водачи за боравене, за да се предотврати това, но дори и при това, 15-20% от влошаването на производителността идва от човешка грешка при боравене. Касетите за еднократна употреба избягват това напълно, но тези спестявания се губят в дългосрочни разходи – нашите клиенти ни казват, че намаляват разходите за филтриране с 60%, когато преминават от еднократни към нашите TFF касети за многократна употреба, дори отчитайки случайни повредени модули.
Нека да разгледаме данните от нашите скорошни полеви тестове. Партнирахме си с биотехнологична компания, която концентрира моноклонални антитела (mAbs) за клинични изпитвания. Те пуснаха своята mAb суровина на 0,65 um микрофилтрационна касета, след това я почистиха, съхраняваха я в буфериран разтвор и я използваха повторно в продължение на 22 цикъла. Техният първоначален поток беше 120 LMH (литра на квадратен метър на час), а след 22 серии беше 98 LMH - само 18% спад. Те тестваха и касета за многократна употреба на конкурент, която имаше 45% спад на потока след 15 пуска, тъй като тяхната мембрана изискваше по-агресивно почистване, което влоши структурата на порите. Разликата? Нашата мембрана е направена от смес от полиетерсулфон (PES), която е устойчива на разграждане от стандартни почистващи агенти, докато конкурентът използва целулозна мембрана, която се разпада при многократно излагане на алкална среда.
Чакайте, но какво ще кажете за случаите, когато производителността спада рязко? Това почти винаги се дължи на неправилно съхранение. Ако касета за многократна употреба се съхранява на сухо, мембраната може да се спука или свие, променяйки структурата на порите. Ако се съхранява в силен химически разтвор (като неразредена белина), той може да ецва порите на мембраната, правейки ги по-големи от предвиденото. Препоръчваме да съхранявате нашите касети в 20% разтвор на етанол при 4°C, което предотвратява развитието на микроби, без да уврежда мембраната. Екипите, които следват тази насока, виждат минимална промяна в производителността за месеци на съхранение, докато тези, които я пропускат, често отчитат спад на потока от 50% или повече.
Друг момент: възстановяване на потока. Обща метрика за ефективността на TFF е % възстановяване на потока след почистване. Касетите за еднократна употреба имат 100% възстановяване на потока по дизайн, тъй като са нови всеки път. Но касетите за многократна употреба трябва да достигнат 90% или повече след всяко правилно почистване. Ако касетата за многократна употреба е под това, това е знак, че или почистването е недостатъчно, мембраната е повредена или замърсяванията са постоянно вградени. Включваме комплект за тестване на потока с всяка касета, за да помогнем на клиентите да проверяват производителността между сериите, така че да могат да открият проблемите рано, преди те да повлияят на техния процес. Това е особено критично за мащабни серии – загубата дори на 10% поток може да добави часове към производственото време, което струва хиляди долари престой.
Виждал съм също така екипи да приемат, че касетите за многократна употреба работят само за определени приложения. Например, някои смятат, че не могат да се използват за избистряне на клетки, но нашите 0,22 um микрофилтрационни касети се използват редовно за избистряне на СНО клетъчни култури. Имаме клиент в производството на ваксини, който ги използва за филтриране на вирусни вектори, и те имат постоянна производителност в продължение на 30 серии. Ключът е в съответствие с размера на порите на касетата и типа мембрана с приложението. Ако филтрирате големи клетъчни остатъци, порите с по-голям размер (като 0,65 um) са по-добри и по-издръжливи от по-малките пори, които са по-податливи на запушване.
Тук има едно предупреждение: касетите за многократна употреба наистина имат жизнен цикъл. Дори при перфектна грижа, мембраната в крайна сметка ще се разгради след 50-60 пуска, в зависимост от приложението. Тогава е време за смяна на мембраната, а не на цялата касета. Нашите касетъчни рамки са проектирани да се използват повторно, така че плащате само за нови мембрани, което намалява разходите още повече. Касетите за еднократна употреба изискват закупуване на нова единица всеки път, така че разходите за жизнения цикъл се увеличават бързо – над 20 серии, клиентът може да похарчи 3 пъти повече за единици за еднократна употреба, отколкото за нашите касети за многократна употреба с мембранни заместители.
И така, за да се върнем към първоначалния въпрос: Влияят ли TFF касетите за многократна употреба на ефективността на филтриране с течение на времето? Отговорът е не-акоте се обработват, почистват и съхраняват правилно. Проблемите с производителността, които екипите съобщават, почти никога не са присъщи на технологията за многократна употреба, а на начина, по който използват (или злоупотребяват) с касетите. Като доставчик работихме със стотици клиенти, за да коригираме техните процеси, от смяна на почистващи агенти до внедряване на протоколи за съхранение, и почти всички видяха стабилизиране или подобряване на производителността си в сравнение с алтернативите за еднократна употреба в дългосрочен план.
Ако обмисляте да преминете към TFF касети за многократна употреба или искате да отстраните проблеми с производителността с текущата си настройка, ние сме тук, за да ви помогнем. Нашият екип може да работи с вашето специфично приложение, независимо дали става въпрос за лабораторно изследване или широкомащабно биопроизводство, за да препоръча правилната касета и да ви преведе през стъпките за почистване и поддръжка, за да поддържате производителността постоянна във времето.
Не се колебайте да се свържете с нашия екип за подробности относно доставката и персонализирани решения, съобразени с вашите нужди за филтриране.
Референции
- Zydney, AL (2018). Филтриране на тангенциален поток: Принципи, дизайн и приложения в биопроцеси. Спрингър.
- Lue, B., et al. (2020 г.). Сравнение на ефективността на TFF касети за многократна употреба и за еднократна употреба за концентрация на моноклонални антитела. Journal of Membrane Science, 598, 117682.
- FDA. (2022). Ръководство за индустрията: мембранни филтърни системи за многократна употреба за биофармацевтична обработка. Администрация по храните и лекарствата на САЩ.
- Chen, Y., et al. (2019 г.). Отстраняване на замърсяване от мембрани за филтриране на тангенциален поток: Влияние на протоколите за почистване върху дългосрочната производителност. Биотехнология и биоинженерство, 116 (10), 2645-2655.
- GE Healthcare. (2021 г.). TFF за многократна употреба срещу еднократна употреба: Анализ на общата цена на притежание. Доклад за технологии за биопреработка.