Da li TFF kasete za višekratnu upotrebu utiču na performanse filtracije tokom vremena?

Kao dobavljač kaseta TFF (Tangential Flow Filtration) za višekratnu upotrebu, stalno dobijam ovo pitanje: Da li naši proizvodi izdržavaju dosljedne performanse tijekom višekratne upotrebe? To je pošteno – timovi za bioprocesiranje se oslanjaju na TFF za sve, od razjašnjavanja ćelijske kulture do koncentriranja proteina, a zastoji zbog opreme koja ne radi loše može poremetiti čitave proizvodne rasporede. Nakon 8 godina rada u tehnologiji membranske filtracije, vidio sam timove kako skaču između jednokratnih i višekratnih TFF kaseta, često pretpostavljajući da je jedna sama po sebi bolja od druge. Ali istina o performansama tokom vremena je nijansirana, vezana ne samo za samu kasetu, već i za način na koji se čisti, čuva i koristi.

Počnimo s osnovama: TFF kasete rade tako što guraju tekućinu paralelno s površinom membrane, puštajući male čestice da prođu, dok zadržavaju veće. Za modele za višekratnu upotrebu, membrana i okvir kasete su dizajnirani da se rastavljaju, čiste i ponovo obrađuju, a ne da se bacaju nakon jedne upotrebe kao jedinica za jednokratnu upotrebu. Ključno je da se performanse ne samo da degradiraju – one degradiraju iz specifičnih, predvidljivih razloga, i tu kasete za višekratnu upotrebu mogu ili nadmašiti jednokratnu upotrebu (uz odgovarajuću njegu) ili nedostatke 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 još uvijek isporučuju 90% svog početnog protoka (brzina protoka tekućine kroz membranu) kada se pravilno očiste. Ali to nije slučaj ako preskočite kritične korake čišćenja. Kada koristite TFF kasetu, sloj zagađivača – proteinskih agregata, staničnih ostataka ili komponenti medija – nakuplja se na površini membrane i unutar pora. Ako samo brzo isperete vodom između ciklusa, ovi zagađivači se stvrdnu, ugrađujući se u pore membrane. Vremenom, to smanjuje efektivnu veličinu pora i blokira protok. Na primjer, kaseta za mikrofiltraciju od 0,22um koja počinje punim protokom može pasti za 30-40% nakon 10 pokretanja ako se čisti samo vodom. Ali ako koristite alkalni rastvor za čišćenje (kao što je 0,1M NaOH) sa recirkulacijom, a zatim isperite kiselinom i vodom, ta ista kaseta ostaje na 85% fluksa nakon 15 pokretanja.

Zato smo napravili našu liniju TFF membranskih kaseta sa okvirima koji se lako rastavljaju i kompatibilnim membranama koje su otporne na vezivanje proteina. Naš tim za istraživanje i razvoj testirao je 10 različitih tipova membrana kako bi pronašao one koje oslobađaju zagađivače bez degradacije, zbog čega naše kasete za višekratnu upotrebu rade dosljedno u svim serijama. Takođe imamo namenske modele za rad u laboratoriji—naše kasete za mikrofiltraciju Scales Lab, na primer, veličine su za male bioreaktore i više malih serija, tako da laboratorije ne moraju da prave kompromis između cene i performansi.

Još jedan faktor koji utiče na dugoročne performanse je oštećenje membrane. Kasete za višekratnu upotrebu oslanjaju se na fizičko rukovanje tokom rastavljanja i čišćenja. Ako tehničar koristi oštru četku ili prečvrsto pere membranu, može pokidati tanki sloj membrane, što dovodi do gubitka proizvoda (posebno za ciljane proteine). Naše kasete uključuju mekanu membransku površinu i jasne vodilice za rukovanje kako bi se to spriječilo, ali čak i uz to, 15-20% degradacije performansi dolazi od ljudske greške u rukovanju. Kasete za jednokratnu upotrebu to u potpunosti izbjegavaju, ali se ta ušteda gubi u dugoročnim troškovima – naši kupci nam kažu da smanjuju troškove filtracije za 60% kada pređu s jednokratnih na naše TFF kasete za višekratnu upotrebu, čak i uz povremene oštećene jedinice.

Pogledajmo podatke iz naših nedavnih terenskih testova. Udružili smo se s biotehnološkom kompanijom koja koncentriše monoklonska antitijela (mAbs) za klinička ispitivanja. Proveli su svoju mAb sirovinu na kaseti za mikrofiltraciju od 0,65 um, zatim je očistili, pohranili u puferiranu otopinu i ponovo koristili u 22 ciklusa. Njihov početni protok bio je 120 LMH (litara po kvadratnom 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 fluksa od 45% nakon 15 vožnji, jer je njihova membrana zahtijevala agresivnije čišćenje koje je degradiralo strukturu pora. Razlika? Naša membrana je napravljena od mješavine polietersulfona (PES) koja je otporna na degradaciju od standardnih sredstava za čišćenje, dok je konkurent koristio celuloznu membranu koja se raspada pri ponovljenom alkalnom izlaganju.

Čekaj, ali šta je sa slučajevima u kojima performanse naglo opadaju? To je gotovo uvijek zbog nepravilnog skladištenja. Ako se kaseta za višekratnu upotrebu skladišti u suhom stanju, membrana može popucati ili se skupiti, mijenjajući strukturu pora. Ako se čuva u oštroj hemijskoj otopini (poput nerazrijeđenog izbjeljivača), može urezati pore na membrani, čineći ih većim od predviđenog. Preporučujemo da naše kasete čuvate u 20% rastvoru etanola na 4°C, što sprečava rast mikroba bez oštećenja membrane. Timovi koji slijede tu smjernicu vide minimalnu promjenu performansi tokom mjeseci skladištenja, dok oni koji to preskoče često prijavljuju pad protoka od 50% ili više.

Još jedna stvar: oporavak fluksa. Uobičajena metrika za TFF performanse je % povrata fluksa nakon čišćenja. Kasete za jednokratnu upotrebu imaju 100% povrat toka po dizajnu, budući da su svaki put nove. Ali kasete za višekratnu upotrebu trebale bi dostići 90% ili više nakon svakog pravilnog čišćenja. Ako je kaseta za višekratnu upotrebu ispod toga, to je znak da čišćenje nije dovoljno, da je membrana oštećena ili da su nečistoće trajno ugrađene. Uz svaku kasetu uključujemo komplet za testiranje fluksa kako bismo pomogli kupcima da provjere performanse između pokretanja, tako da mogu rano uočiti probleme prije nego što utječu na njihov proces. Ovo je posebno kritično za proširenja serija – gubitak čak 10% fluksa može dodati sate vremenu proizvodnje, što košta hiljade dolara zastoja.

Također sam vidio kako timovi pretpostavljaju da kasete za višekratnu upotrebu rade samo za određene aplikacije. Na primjer, neki misle da se ne mogu koristiti za bistrenje ćelija, ali naše 0,22um mikrofiltracione kasete se redovno koriste za bistrenje kultura ćelija CHO. Imamo kupca u proizvodnji cjepiva koji ih koristi za filtriranje virusnih vektora, a oni su imali dosljedan učinak u 30 ciklusa. Ključ je usklađivanje veličine pora kasete i tipa membrane sa aplikacijom. Ako filtrirate velike ćelijske ostatke, veća veličina pora (poput 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 na kraju degradirati nakon 50-60 vožnji, ovisno o primjeni. Tada je vrijeme za zamjenu membrane, a ne cijele kasete. Naši kasetni okviri dizajnirani su za ponovnu upotrebu, tako da plaćate samo nove membrane, što još više smanjuje troškove. Kasete za jednokratnu upotrebu zahtijevaju kupovinu nove jedinice svaki put, tako da se troškovi životnog ciklusa brzo zbrajaju – preko 20 ciklusa, kupac može potrošiti 3x više na jedinice za jednokratnu upotrebu nego na naše kasete za višekratnu upotrebu sa zamjenom membrane.

Dakle, da se vratimo na prvobitno pitanje: Da li TFF kasete za višekratnu upotrebu utiču na performanse filtracije tokom vremena? Odgovor je ne—akonjima se rukuje, čiste i skladište na odgovarajući način. Problemi sa performansama koje timovi prijavljuju gotovo nikada nisu svojstveni tehnologiji za višekratnu upotrebu, već načinu na koji koriste (ili zloupotrebljavaju) kasete. Kao dobavljač, radili smo sa stotinama kupaca kako bismo prilagodili njihove procese, od zamjene sredstava za čišćenje do implementacije protokola za skladištenje, i gotovo svi su vidjeli da su se njihove performanse stabilizirale ili poboljšale u usporedbi s alternativama za jednokratnu upotrebu dugoročno.

Ako razmišljate o prelasku na TFF kasete za višekratnu upotrebu ili želite riješiti probleme s performansama s vašim trenutnim podešavanjem, mi smo tu da vam pomognemo. Naš tim može raditi s vašom specifičnom aplikacijom, bilo da se radi o laboratorijskom istraživanju ili velikoj bioproizvodnji, kako bi preporučio pravu kasetu i vodio vas kroz korake čišćenja i održavanja kako bi performanse održale dosljedne tokom vremena.

Ne ustručavajte se kontaktirati naš tim za detalje nabavke i prilagođena rješenja prilagođena vašim potrebama filtracije.

Reference

1. Zydney, AL (2018). Tangencijalna filtracija protoka: principi, dizajn i primjene bioprocesa. Springer.
2. Lue, B., et al. (2020). Poređenje performansi TFF kaseta za višekratnu i jednokratnu upotrebu za koncentraciju monoklonskih antitijela. Journal of Membrane Science, 598, 117682.
3. FDA. (2022). Smjernice za industriju: Sistemi membranskih filtera za višekratnu upotrebu za biofarmaceutsku obradu. Američka uprava za hranu i lijekove.
4. Chen, Y., et al. (2019). Uklanjanje nečistoća sa tangencijalnog protoka filtracionih membrana: Uticaj protokola čišćenja na dugoročne performanse. Biotehnologija i bioinženjering, 116(10), 2645-2655.
5. GE Healthcare. (2021). TFF za višekratnu upotrebu u odnosu na jednokratnu upotrebu: Analiza ukupnih troškova vlasništva. Izvještaj o tehnologiji bioprocesiranja.