Az újrafelhasználható TFF kazetták befolyásolják-e a szűrési teljesítményt az idő múlásával?

Mint az újrafelhasználható TFF (Tangential Flow Filtration) kazetták szállítója, mindig kapom ezt a kérdést: Megtartják-e termékeink állandó teljesítményt az ismételt használat során? Ez tisztességes – a biofeldolgozó csapatok mindenben a TFF-re támaszkodnak, a sejttenyészet tisztításától a fehérjék koncentrálásáig, és az alulteljesítő berendezések miatti leállások a teljes gyártási ütemtervet kisiklhatják. Nyolc év membránszűrési technológiával végzett munka után láttam, hogy csapatok ugrálnak az egyszer használatos és az újrafelhasználható TFF kazetták között, gyakran feltételezve, hogy az egyik jobb, mint a másik. De az idő múlásával kapcsolatos teljesítmény igazsága árnyalt, és nem csak magától a kazettától függ, hanem attól is, hogyan tisztítják, tárolják és kezelik.

Kezdjük az alapokkal: A TFF kazetták úgy működnek, hogy a folyadékot párhuzamosan nyomják a membrán felületével, átengedik a kis részecskéket, miközben megtartják a nagyobbakat. Az újrafelhasználható modellek esetében a membrán és a kazettás keret szétszerelésre, tisztításra és újrafeldolgozásra készült, nem pedig egyszer használatos egységként történő eldobásra. A kulcs itt az, hogy a teljesítmény nem csak romlik – bizonyos, előre látható okok miatt romlik, és ez az, ahol az újrafelhasználható kazetták vagy felülmúlhatják az egyszer használatos kazetták teljesítményét (megfelelő gondozás mellett), vagy nem megfelelően karbantartva.

Az egyik leggyakoribb mítosz, hogy az újrafelhasználható kazetták gyorsan elhasználódnak. Láttam, hogy a kazetták több mint 50 futtatáson mennek keresztül, és megfelelően tisztítva továbbra is a kezdeti fluxusuk 90%-át (a membránon átáramló folyadék sebességét) adják le. De nem ez a helyzet, ha kihagyja a kritikus tisztítási lépéseket. Ha TFF-kazettát használ, akkor a membrán felületén és a pórusokon belül felhalmozódik egy réteg szennyeződés – fehérje-aggregátumok, sejttörmelékek vagy médiakomponensek. Ha csak egy gyors vizes öblítést végez a futások között, ezek a szennyeződések megkeményednek, beágyazódnak a membrán pórusaiba. Idővel ez csökkenti a tényleges pórusméretet és blokkolja az áramlást. Például egy 0,22 um-es mikroszűrő kazetta, amely teljes fluxusnál indul, 30-40%-kal csökkenhet 10 futtatás után, ha csak vízzel tisztítják. De ha lúgos tisztítóoldatot (például 0,1 M NaOH-t) használ recirkulációval, majd savval és vízzel öblíti le, ugyanaz a kazetta 85%-os fluxuson marad 15 futtatás után.

Ezért hoztuk létre a TFF membránkazetta sorozatunkat könnyen szétszedhető keretekkel és kompatibilis membránokkal, amelyek ellenállnak a fehérjekötésnek. Kutatási és fejlesztési csapatunk 10 különböző membrántípust tesztelt, hogy megtalálja azokat, amelyek lebomlás nélkül bocsátanak ki szennyeződéseket, ezért újrafelhasználható kazettáink következetesen teljesítenek a futtatások során. Vannak dedikált modelljeink is a laboratóriumi méretű munkákhoz – a Scales Lab mikroszűrő kazettáinkat például kis bioreaktorokhoz és több kis sorozathoz méretezzük, így a laboratóriumoknak nem kell kompromisszumot kötniük a költségek és a teljesítmény között.

A hosszú távú teljesítményt befolyásoló másik tényező a membránkárosodás. Az újrafelhasználható kazetták a szétszerelés és tisztítás során fizikai kezelést igényelnek. Ha egy technikus durva kefét használ, vagy túl keményen dörzsöli a membránt, elszakíthatja a vékony membránréteget, ami termékvesztéshez vezethet (különösen a célzott fehérjék esetében). Kazettáink puha membránfelületet és átlátszó kezelési vezetőket tartalmaznak ennek megakadályozására, de még ezzel együtt is a teljesítményromlás 15-20%-a emberi kezelési hibából adódik. Az egyszer használatos kazetták ezt teljesen elkerülik, de a megtakarítások elvesznek a hosszú távú költségekben – ügyfeleink azt mondják nekünk, hogy 60%-kal csökkentik a szűrési költségeket, amikor egyszer használatos kazettákról újrafelhasználható TFF kazettákra váltanak, még az időnkénti sérült egységeket is figyelembe véve.

Nézzük a legutóbbi terepi tesztjeink adatait. Együttműködtünk egy biotechnológiai céggel, amely monoklonális antitesteket (mAb-ket) koncentrál klinikai vizsgálatokhoz. Az mAb alapanyagot egy 0,65 um-es mikroszűrő kazettán futtatták, majd megtisztították, pufferolt oldatban tárolták, és 22 futtatáson keresztül újra felhasználták. Kezdeti fluxusuk 120 LMH (liter/négyzetméter/óra) volt, 22 futtatás után pedig 98 LMH – csak 18%-os csökkenés. Kipróbálták egy versenytárs újrafelhasználható kazettáját is, amely 45%-os fluxusesést mutatott 15 futtatás után, mert a membránjuk agresszívebb tisztítást igényelt, ami rontotta a pórusszerkezetet. A különbség? A mi membránunk poliéterszulfon (PES) keverékből készül, amely ellenáll a szokásos tisztítószerek lebomlásának, míg a versenytárs cellulóz membránt használt, amely az ismételt lúgos expozíció hatására lebomlik.

Várjunk, de mi a helyzet azokkal az esetekkel, amikor a teljesítmény meredeken csökken? Ez szinte mindig a nem megfelelő tárolás miatt van. Ha egy újrafelhasználható kazettát szárazon tárolnak, a membrán megrepedhet vagy összezsugorodhat, ami megváltoztatja a pórusszerkezetet. Ha durva kémiai oldatban (például hígítatlan fehérítőben) tárolják, bemarja a membrán pórusait, így azok a tervezettnél nagyobbak lesznek. Javasoljuk, hogy kazettáinkat 20%-os etanolos oldatban tároljuk 4°C-on, ami megakadályozza a mikrobák szaporodását a membrán károsítása nélkül. Azok a csapatok, amelyek követik ezt az irányelvet, minimális teljesítményváltozást tapasztalnak a több hónapos tárolás során, míg azok, akik ezt kihagyják, gyakran 50%-os vagy annál nagyobb fluxuscsökkenésről számolnak be.

Egy másik pont: a fluxus helyreállítása. A TFF teljesítményének általános mérőszáma a tisztítás utáni %-os fluxus-visszanyerés. Az egyszer használatos kazetták 100%-os fluxus-visszanyeréssel rendelkeznek, mivel minden alkalommal újak. De az újrafelhasználható kazettáknak minden megfelelő tisztítás után legalább 90%-ot kell elérniük. Ha egy újrafelhasználható kazetta ez alatt van, az azt jelzi, hogy a tisztítás nem elegendő, a membrán sérült, vagy a szennyeződések tartósan beágyazódnak. Minden kazettához mellékelünk egy fluxustesztelő készletet, amely segít az ügyfeleknek ellenőrizni a teljesítményt a futtatások között, így hamarabb észlelhetik a problémákat, mielőtt azok befolyásolnák a folyamatot. Ez különösen kritikus a méretnövelésnél – akár 10%-os fluxus elvesztése is órákkal növelheti a gyártási időt, ami több ezer dolláros állásidőbe kerül.

Azt is láttam, hogy a csapatok azt feltételezik, hogy az újrafelhasználható kazetták csak bizonyos alkalmazásokhoz működnek. Például egyesek úgy gondolják, hogy nem használhatók sejttisztításra, de a 0,22 um-es mikroszűrő kazettáinkat rendszeresen használják CHO sejttenyészetek tisztítására. Van egy ügyfelünk a vakcinagyártásban, aki ezeket használja a vírusvektorok kiszűrésére, és több mint 30 futtatás óta állandó teljesítményt nyújtott. A kulcs az, hogy a kazetta pórusméretét és membrántípusát az alkalmazáshoz igazítsák. Ha nagy sejttörmeléket szűr, a nagyobb pórusméret (például 0,65 um) jobb és tartósabb, mint egy kisebb pórus, amely hajlamosabb az eltömődésre.

Van egy figyelmeztetés: az újrafelhasználható kazettáknak van életciklusa. Még tökéletes gondozás mellett is a membrán végül 50-60 futás után lebomlik, az alkalmazástól függően. Ilyenkor a membránt kell cserélni, nem az egész kazettát. Kazettás kereteinket újrafelhasználásra tervezték, így csak új membránokért kell fizetni, ami még jobban csökkenti a költségeket. Az egyszer használatos kazettákhoz minden alkalommal új egységet kell vásárolni, így az életciklus költségei gyorsan összeadódnak – több mint 20 futtatás után a vásárló háromszor többet költhet egyszer használatos egységekre, mint a membráncserével ellátott, újrafelhasználható kazettáinkra.

Tehát visszakanyarodva az eredeti kérdéshez: Az újrafelhasználható TFF kazetták befolyásolják-e a szűrési teljesítményt idővel? A válasz nem –hamegfelelően kezelik, tisztítják és tárolják. A teljesítményproblémák, amelyekről a csapatok számolnak be, szinte soha nem az újrafelhasználható technológiából fakadnak, hanem abból, hogy hogyan használják (vagy nem megfelelően használják) a kazettákat. Beszállítóként több száz ügyféllel dolgoztunk együtt folyamataik kiigazításán, a tisztítószerek cseréjétől a tárolási protokollok megvalósításáig, és szinte mindegyik teljesítménye stabilizálódott vagy javult az egyszer használatos alternatívákhoz képest hosszú távon.

Ha azt fontolgatja, hogy újrafelhasználható TFF-kazettákra vált, vagy szeretné elhárítani a jelenlegi beállításokkal kapcsolatos teljesítményproblémákat, készséggel állunk rendelkezésére. Csapatunk az Ön konkrét alkalmazásában dolgozhat, legyen szó laboratóriumi méretű kutatásról vagy nagyléptékű biogyártásról, és ajánlja a megfelelő kazettát, és végigvezeti Önt a tisztítási és karbantartási lépéseken, hogy a teljesítmény folyamatosan egyenletes maradjon.

Ne habozzon, forduljon csapatunkhoz a beszerzési részletekért és az Ön szűrési igényeihez szabott egyedi megoldásokért.

Hivatkozások

1. Zydney, AL (2018). Tangenciális áramlási szűrés: alapelvek, tervezés és biofolyamat-alkalmazások. Springer.
2. Lue, B. és mtsai. (2020). Az újrafelhasználható és egyszer használatos TFF-kazetták teljesítményének összehasonlítása a monoklonális antitest-koncentráció tekintetében. Journal of Membrane Science, 598, 117682.
3. FDA. (2022). Útmutató az ipar számára: Újrafelhasználható membránszűrő rendszerek biogyógyszerészeti feldolgozáshoz. Amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal.
4. Chen, Y. és mtsai. (2019). A szennyeződés eltávolítása a tangenciális áramlású szűrőmembránokról: A tisztítási protokollok hatása a hosszú távú teljesítményre. Biotechnology and Bioengineering, 116(10), 2645-2655.
5. GE Healthcare. (2021). Újrafelhasználható és egyszer használatos TFF: Teljes tulajdonlási költség elemzése. Biofeldolgozási technológiai jelentés.