Utječu li TFF kasete za višekratnu upotrebu na performanse filtracije tijekom vremena?

Kao dobavljač kazeta TFF (filtracija tangencijalnog protoka) za višekratnu upotrebu, stalno dobivam ovo pitanje: održavaju li naši proizvodi dosljednu izvedbu pri višekratnoj uporabi? To je pošteno – timovi za bioprocesu oslanjaju se na TFF za sve, od bistrenja stanične kulture do koncentriranja proteina, a zastoji zbog opreme koja ne radi dovoljno može poremetiti čitave planove proizvodnje. Nakon 8 godina rada u tehnologiji membranske filtracije, vidio sam timove kako skaču između jednokratnih i višekratnih TFF kazeta, često pretpostavljajući da je jedna inherentno bolja od druge. Ali istina o performansama tijekom vremena je nijansirana, vezana ne samo za samu kasetu, već i za način na koji se čisti, pohranjuje i radi.

Počnimo s osnovama: TFF kazete rade gurajući tekućinu paralelno s površinom membrane, propuštajući male čestice da prođu dok zadržavaju veće. Za modele za višekratnu upotrebu, membrana i okvir kazete dizajnirani su za rastavljanje, čišćenje i ponovnu obradu, umjesto da se odbace nakon jedne uporabe kao jedinica za jednokratnu upotrebu. Ovdje je ključno to što se izvedba ne pogoršava samo - ona se pogoršava iz specifičnih, predvidljivih razloga, a to je mjesto gdje kasete za višekratnu upotrebu mogu nadmašiti učinkovitost za jednokratnu upotrebu (uz odgovarajuću njegu) ili biti slabije ako se nepravilno održavaju.

Jedan od najčešćih mitova je da se kasete za višekratnu upotrebu brzo troše. Vidio sam da kasete prolaze kroz 50+ ciklusa i dalje isporučuju 90% svog početnog protoka (brzina protoka tekućine kroz membranu) kada su pravilno očišćene. Ali to nije slučaj ako preskočite kritične korake čišćenja. Kada koristite TFF kazetu, sloj zagađivača - proteinskih agregata, staničnih ostataka ili komponenti medija - nakuplja se na površini membrane i unutar pora. Ako samo brzo isperete vodom između ciklusa, one nečistoće se stvrdnu, ugrađuju se u pore membrane. S vremenom to smanjuje efektivnu veličinu pora i blokira protok. Na primjer, mikrofiltracijska kazeta od 0,22 um koja počinje s punim protokom može pasti 30-40% nakon 10 pokreta ako se čisti samo vodom. Ali ako koristite alkalnu otopinu za čišćenje (kao što je 0,1 M NaOH) s recirkulacijom, zatim isperete kiselinom i vodom, ta ista kazeta ostaje na 85% protoka nakon 15 pokreta.

Zato smo izgradili našu liniju TFF membranskih kazeta s okvirima koji se lako rastavljaju i kompatibilnim membranama koje su otporne na vezanje proteina. Naš tim za istraživanje i razvoj testirao je 10 različitih tipova membrana kako bi pronašli one koje otpuštaju nečistoće bez degradacije, zbog čega naše kazete za višekratnu upotrebu dosljedno rade tijekom serija. Također imamo namjenske modele za rad u laboratoriju—naše kazete za mikrofiltraciju Scales Lab, na primjer, dimenzionirane su za male bioreaktore i više malih serija, tako da laboratoriji ne moraju raditi kompromise između cijene i performansi.

Još jedan čimbenik koji utječe na dugoročnu izvedbu je oštećenje membrane. Kasete za višekratnu upotrebu oslanjaju se na fizičko rukovanje tijekom rastavljanja i čišćenja. Ako tehničar koristi grubu četku ili prejako riba membranu, može potrgati tanki sloj membrane, što dovodi do gubitka proizvoda (osobito za ciljane proteine). Naše kazete imaju mekanu membransku površinu i jasne vodiče za rukovanje kako bi se to spriječilo, ali čak i uz to, 15-20% pogoršanja performansi dolazi od ljudske pogreške u rukovanju. Kazete za jednokratnu upotrebu to u potpunosti izbjegavaju, ali ta se ušteda gubi u dugoročnim troškovima—naši nam kupci kažu da smanjuju troškove filtracije za 60% pri prelasku s jednokratnih na naše TFF kazete za višekratnu upotrebu, čak i uzimajući u obzir povremeno oštećene jedinice.

Pogledajmo podatke iz naših nedavnih terenskih testova. Udružili smo se s biotehnološkom tvrtkom koja koncentrira monoklonska antitijela (mAbs) za klinička ispitivanja. Pustili su svoju mAb sirovinu na mikrofiltracijsku kasetu od 0,65 um, zatim je očistili, pohranili u puferiranu otopinu i ponovno upotrijebili tijekom 22 rada. Njihov početni tok bio je 120 LMH (litara po četvornom metru na sat), a nakon 22 rada bio je 98 LMH - samo pad od 18%. Također su testirali konkurentsku kasetu za višekratnu upotrebu, koja je imala pad protoka od 45% nakon 15 pokreta, jer je njihova membrana zahtijevala agresivnije čišćenje koje je degradiralo strukturu pora. razlika? Naša membrana izrađena je od mješavine polietersulfona (PES) koja je otporna na degradaciju od standardnih sredstava za čišćenje, dok je konkurent koristio celuloznu membranu koja se razgrađuje s ponovljenim izlaganjem alkalijama.

Čekaj, ali što je sa slučajevima u kojima performanse naglo padnu? To je gotovo uvijek zbog nepravilnog skladištenja. Ako se kazeta za višekratnu upotrebu skladišti na suhom, membrana može puknuti ili se skupiti, mijenjajući strukturu pora. Ako je pohranjen u oštroj kemijskoj otopini (poput nerazrijeđenog izbjeljivača), može nagrizati pore membrane, čineći ih većima nego što je predviđeno. Preporučamo čuvanje naših kazeta u 20% otopini etanola na 4°C, što sprječava rast mikroba bez oštećenja membrane. Timovi koji slijede tu smjernicu vide minimalnu promjenu performansi tijekom mjeseci pohrane, dok oni koji je preskoče često prijavljuju padove protoka od 50% ili više.

Još jedna točka: oporavak toka. Uobičajena metrika za performanse TFF-a je % oporavka fluksa nakon čišćenja. Kazete za jednokratnu upotrebu imaju 100% povrat toka prema dizajnu, budući da su svaki put nove. Ali kasete za višekratnu upotrebu trebale bi doseći 90% ili više nakon svakog pravilnog čišćenja. Ako je kazeta za višekratnu upotrebu ispod toga, to je znak da čišćenje nije dovoljno, da je membrana oštećena ili da su prljavštine trajno ugrađene. Sa svakom kazetom uključujemo komplet za testiranje fluksa kako bismo korisnicima pomogli u provjeri performansi između pokretanja, tako da mogu rano otkriti probleme prije nego što utječu na njihov proces. Ovo je posebno kritično za proširenja - gubitak čak i 10% fluksa može produžiti sate proizvodnom vremenu, što košta tisuće dolara u zastoju.

Također sam vidio kako timovi pretpostavljaju da kazete za višekratnu upotrebu rade samo za određene aplikacije. Na primjer, neki misle da se ne mogu koristiti za bistrenje stanica, ali naše mikrofiltracijske kazete od 0,22 um redovito se koriste za bistrenje CHO staničnih kultura. Imamo klijenta u proizvodnji cjepiva koji ih koristi za filtriranje virusnih vektora, a imaju dosljednu izvedbu tijekom 30 izvođenja. Ključno je uskladiti veličinu pora kasete i vrstu membrane s primjenom. Ako filtrirate velike ostatke stanica, veća veličina pora (kao što je 0,65 um) je bolja i izdržljivija od manjih pora, koje su sklonije začepljenju.

Ovdje postoji upozorenje: kasete za višekratnu upotrebu imaju životni ciklus. Čak i uz savršenu njegu, membrana će se s vremenom razgraditi nakon 50-60 izvođenja, ovisno o primjeni. Tada je vrijeme za zamjenu membrane, a ne cijele kasete. Naši okviri kazeta dizajnirani su za ponovnu upotrebu, tako da plaćate samo nove membrane, što još više smanjuje troškove. Kazete za jednokratnu upotrebu zahtijevaju kupnju nove jedinice svaki put, tako da se troškovi životnog ciklusa brzo zbrajaju—preko 20 pokretanja, kupac može potrošiti 3x više na jedinice za jednokratnu upotrebu nego na naše kazete za višekratnu upotrebu sa zamjenskim membranama.

Dakle, da se vratimo na izvorno pitanje: Utječu li TFF kazete za višekratnu upotrebu na performanse filtracije tijekom vremena? Odgovor je ne—akonjima se pravilno rukuje, čiste i skladište. Problemi s izvedbom koje timovi prijavljuju gotovo nikad nisu svojstveni tehnologiji za višekratnu upotrebu, već načinu na koji koriste (ili zlorabe) kazete. Kao dobavljač, radili smo sa stotinama kupaca na prilagodbi njihovih procesa, od promjene sredstava za čišćenje do implementacije protokola za pohranu, i gotovo svi su vidjeli da se njihova izvedba dugoročno stabilizirala ili poboljšala u usporedbi s alternativama za jednokratnu upotrebu.

Ako razmišljate o prelasku na TFF kasete za višekratnu upotrebu ili želite riješiti probleme s performansama s vašim trenutnim postavkama, tu smo da vam pomognemo. Naš tim može raditi s vašom specifičnom primjenom, bilo da se radi o laboratorijskim istraživanjima ili velikoj bioproizvodnji, kako bi vam preporučio pravu kazetu i vodio vas kroz korake čišćenja i održavanja kako bi performanse bile dosljedne tijekom vremena.

Nemojte se ustručavati kontaktirati naš tim za pojedinosti o nabavi i prilagođena rješenja prilagođena vašim potrebama filtriranja.

Reference

1. Zydney, AL (2018). Tangencijalno filtriranje protoka: principi, dizajn i primjene u bioprocesu. Springer.
2. Lue, B. i sur. (2020). Usporedba učinkovitosti višekratnih i jednokratnih TFF kazeta za koncentraciju monoklonskih protutijela. Journal of Membrane Science, 598, 117682.
3. FDA. (2022). Smjernice za industriju: Višekratni sustavi membranskih filtera za biofarmaceutsku obradu. Američka agencija za hranu i lijekove.
4. Chen, Y. i sur. (2019). Uklanjanje prljavštine s tangencijalnih membrana za filtriranje protoka: Utjecaj protokola čišćenja na dugoročnu izvedbu. Biotehnologija i bioinženjering, 116(10), 2645-2655.
5. GE Healthcare. (2021). TFF za višekratnu upotrebu u odnosu na TFF za jednokratnu upotrebu: Analiza ukupnog troška vlasništva. Izvješće o tehnologiji bioprocesiranja.