Hollow Fiber membrana, koje su prijave i prednosti u filtraciji?

Što je šuplja vlaknasta membrana?

Hollow Fiber Membrana (HFM) je sintetički prozirni barijerski materijal sastavljen od bezbrojnih sitnih šupljih vlakana. Ova fina vlakna karakteriziraju njihovi unutarnji šuplji kanali i prekrivene su mikroporama. Oni prikazuju čestice koje teče kroz njih po veličini mikropora, omogućujući samo molekule određene veličine ili manje da prođu, proces temeljen na standardu prekida molekularne mase (MWCO). Otkako je prvi put razvijen za reverznu osmozu 1960 -ih, primjena membrana šupljih vlakana proširila se na liječenje vode, desalinizaciju, staničnu kulturu te inženjerstvo medicine i tkiva. U komercijalnim aplikacijama ova se membrana obično integrira u element filtra, pružajući učinkovito sredstvo za precizno odvajanje tekućina.

Koji je princip filtracije stupaca šupljih vlakana?

Princip rada komponenti stupaca šupljeg vlakana temelji se na tehnologiji filtracije membrane. Ukratko, stupovi šupljih vlakana izrađeni su od membrana koje se koriste za filtraciju u šuplje stupove. Kad filtrat teče kroz sredinu membrane šuplje vlakna, tehnologija tangencijalne filtracije protoka (TFF) koristi se za postizanje učinkovitog odvajanja velikih molekula i malih molekula. TFF omogućava da tvari teče paralelno s površinom membrane umjesto izravno kroz membranu, smanjujući na taj način rizik od blokade i poboljšanja učinkovitosti filtracije.

Kad tekućina prođe kroz, pore u membrani samo omogućuju prolazak molekula određene veličine, dok se zadržavaju veće molekule ili čestice. Ovaj postupak odvajanja obično uključuje probir fizičke veličine, a također može uključivati ​​selektivno odvajanje kemijskog afiniteta. Veličina pora na membrani određuje kroz koje tvari mogu proći. Promjer ovih pora obično je u rasponu od nekoliko nanometara do nekoliko mikrona, što se može prilagoditi u skladu s potrebama aplikacije. Za primjene koje zahtijevaju uklanjanje bakterija i virusa, membrane šuplje vlakana mogu imati pore dovoljno male da bi osigurale funkcije mikrofiltracije ili ultrafiltracije.

 

Uvod u komponente stupaca šupljeg vlakana

Komponente stupca šupljeg vlakana uključuju:

1. membrana šupljeg vlakana: Ovo je temeljni dio stupca šupljeg vlakana, koji se sastoji od više membrana šupljeg vlakana izrađenih od MPES materijala i odgovoran je za odvajanje tvari tijekom procesa filtracije. Šuplje vlaknaste membrane uglavnom su asimetrične strukture, koje se sastoje od finog površinskog sloja i poroznog potpornog sloja.

2. Kućište: Izrađeno od prozirnog polisulfona otpornog na koroziju, koristi se za zaštitu unutarnjih vlakana i održavanje integriteta strukture.

3. Port za dovod/retentat: izrađen od bijelog polisulfona, smješten na vrhu/dnu stupca, koji se koristi za vođenje tekućine u i izvan vlaknastog stupca.

4. PEDEATNI PRIKLJUČI: Izrađen od bijelog polisulfona, smješten na bočnoj strani stupca, gdje filtrirana tekućina napušta membranu.

5. Krajnje: Zatvorite oba kraja snopa vlakana kako biste osigurali da tekućina može proći samo kroz unutrašnjost šupljeg vlakana.

6. Unutarnje brtve: izrađene od poliuretanske/epoksidne smole, omotavanje svakog stupca šupljeg vlakana, pružajući mjesto za podršku za stupac šupljeg vlakana i potpuno izolirajući kanal protoka dovoda i kanal protoka permeata.

7. O-prstenovi/brtve: izrađene od silikona, kako bi se osiguralo da u stupcu nema istjecanja tekućine i održavanje integriteta zatvorenog sustava.

Ove komponente stupca šupljeg vlakana rade zajedno kako bi osigurali učinkovitost i pouzdanost procesa filtracije, pogodne za različite industrijske i laboratorijske primjene.

 

Koje su prednosti šupljih vlakana?

1. visoka brzina protoka i visoki kapacitet opterećenja.

Membrane šupljih vlakana imaju visoki omjer površine i volumena, što znači da u malom prostoru mogu obraditi velike količine tekućine. Konkretno, oni mogu: (1) povećati kapacitet obrade: U opremi istog volumena membrane šupljeg vlakana mogu obraditi više tekućine zbog svoje veće površine, što je posebno važno za industrijske primjene koje zahtijevaju obradu velikih količina tekućine. (2) Poboljšati učinkovitost odvajanja: Veća površina znači više mogućnosti za tekućinu da kontaktira membranu i češće i učinkovitiju razmjenu materijala tijekom postupka odvajanja. To ne samo da poboljšava učinkovitost razdvajanja, već i osigurava kvalitetu i čistoću konačnog proizvoda.

2. Blaga i niska smična sila.

Membrane šupljih vlakana imaju strukturu kanala otvorenog cijevnog protoka bez ekrana, koja izbjegava nepravilne i nasilne turbulencije tijekom cirkulacije biološke tekućine, tako da imaju nižu silu smicanja. Blaga uvjeti mogu učinkovito spriječiti agregaciju i konformacijske promjene bioloških makromolekula poput proteina, što je korisno za zaštitu integriteta makromolekula poput virusnih proteina i poboljšanje prinosa aktivnosti ciljnih uzoraka.

U nekim biofarmaceutskim proizvodnim procesima, korak TFF -a ima posebne zahtjeve, što rezultira niskim stopama oporavka, uključujući blokadu, prekomjerni stres, osjetljivost na smicanje ciljane molekule ili visoku viskoznost.

3. Jednostavna operacija i jednostavna proizvodnja.

Stupovi membrane šupljih vlakana dizajnirani su za postizanje jednostavnijeg i bržeg razvoja i proizvodnje lijekova minimiziranjem koraka rada opreme poput vlaženja i sterilizacije. Stupci za jednokratnu upotrebu eliminiraju potrebu za rješenjima za čišćenje i validacijom čišćenja.

4. Obnovljivost.

Stupovi šupljih vlakana mogu se očistiti i regenerirati pomoću 0. 5M NaOH. Jednostavnim cirkuliranjem otopine NaOH kroz stupac šupljeg vlakana, ostaci pričvršćeni na površinu membrane mogu se učinkovito ukloniti, brzo vraćajući svoju originalnu učinkovitost filtracije, izbjegavajući na taj način visoke troškove česte zamjene membrane.

5. Pouzdane linearne performanse pojačanja.

Put protoka cijevnog protoka u šupljim vlaknima je jednostavan, gubitak pada protoka tekućine je mali, a tlak TMP membrane je ujednačen duž staze protoka, što pogoduje poboljšanju cjelokupne uporabe područja membrane. Model mehanike fluida za zreli protok protoka pruža savršenu teorijsku osnovu za izravno linearno pojačavanje i osigurava brzinu uspjeha pojačanja procesa.

 

Tipične primjene stupaca šupljeg vlakana

Stupovi šupljih vlakana igraju vitalnu ulogu u biotehnologiji i farmaceutskoj industriji, a njihova su područja primjene široka, uglavnom, uključujući:

1. Pročišćavanje i koncentracija cjepiva: Stupovi šupljih vlakana mogu koncentrirati pripreme cjepiva i povećati svoju koncentraciju u konačnom proizvodu, istovremeno uklanjajući neželjene nečistoće malih molekula kroz dijalizu kako bi se poboljšala čistoća i sigurnost cjepiva.

2. Pročišćavanje i koncentracija virusnih vektora: U genskoj terapiji i razvoju cjepiva, visoka čistoća virusnih vektora je nužna. Stupovi šupljih vlakana mogu učinkovito odvojiti virusne vektore kroz sortiranje fizičke veličine, zadržati svoj integritet i aktivnost i ukloniti male molekule kroz dijalizu kako bi se poboljšala učinkovitost pročišćavanja.

3. Pojašnjenje i filtracija stanica i bakterija u fermentacijskom juhu: Stupovi šupljih vlakana mogu brzo ukloniti stanice i bakterije iz biološke smjese proizvedene fermentacijom, čistom zamućenjem i osigurati čiste polazne materijale za naknadne korake ekstrakcije i pročišćavanja.

4. Oporavak i ispiranje stanica i bakterija: Nakon stanične kulture i procesa fermentacije mikroba, stanice se moraju oporaviti za daljnju analizu ili ekstrakciju proizvoda. Stupovi šupljih vlakana mogu učinkovito prikupljati stanice i ukloniti nečistoće iz medija za kulturu, istovremeno pružajući nježno okruženje za pranje za održavanje integriteta stanica.

5. Koncentracija proteina i dijaliza: Stupovi šupljih vlakana posebno su važni u inženjerstvu proteina. Oni ne mogu koncentrirati samo otopine proteina, već i ukloniti soli i druge nečistoće male molekule, što je ključno za razvoj i proizvodnju proteinskih lijekova.

Ova područja primjene pokazuju svestranost i učinkovitost stupaca šupljih vlakana u modernim bioprocesima, igrajući tako ključnu ulogu u pripremi, čišćenju i obradi bioloških proizvoda.