您当前浏览器版本过低,请使用IE 10、Firefox 30.0或Chrome 24.0 以上浏览器访问此网站。 关闭
实验室

切向流过滤

分离和纯化

加速和简化生物处理

超滤处理可保留生物活性并节省时间,蛋白质纯化技术已从用于样品富集的各类化学沉淀法或用于缓冲液交换的透析法,发展到使用超滤膜片的压力驱动净化交叉流动系统。超滤(UF)技术依靠使用聚合膜片,具有高等级定义的孔径,以根据尺寸大小分离分子。简而言之,超滤(UF)步骤利用液体压力推动较小分子通过超滤(UF)膜片进行转移,并同时截留较大的分子。

 

化学沉淀法可用于浓缩蛋白质样品,基于超滤的分离所依据的更多是机械作用,而不是化学反应,其中研究者可实施样品浓缩,而不添加变性溶剂或盐。采用透析技术的缓冲液交换使用大量缓冲液,由于作用于溶剂的唯一的力是扩散力,因此过程会持续数日。经预装配且使用简便的超滤装置可快速执行浓缩或缓冲液交换步骤,而不进行许多其他技术所需的繁琐处理过程。

 

超滤可采用以下两种中任一运行模式实施:直流过滤(DFF)或切向流过滤(TFF,图1)。DFF对于采用离心式装置的较小流量(最多30mL)处理过程效果较好,但DFF技术会受到膜堵塞问题的不良影响。为了减少胶质层的形成,可使用浮动式搅拌棒配置(搅拌槽)或通过生成一个受控的层流,在膜片的上游侧生成交叉流。搅拌棒运行可改善超滤效果,但在获得最佳性能方面仍有局限性。因为搅拌速度和时序水平取决于棒体摆动范围,而此范围会随着摆动半径的改变而变化。

切向流过滤(TFF)是一种应用于生物分子分离和纯化的快速有效的方法。该方法可用于各生物领域,例如免疫学、蛋白质化学、分子生物学、生物化学和微生物学。TFF可用于对容量从10mL到数千升的样品溶液进行浓缩和脱盐处理。此方法可用于分馏大小不一的生物分子、获取细胞上清液,以及对发酵培养基和细胞裂解物进行澄清处理。

 

为何使用切向流过滤?

 

  1. 易于装配和使用——只需使用管子和若干管件接头将TFF设备连接到泵体和压力表,将您的样品添加至储存瓶,即可开始过滤。
  2. 快速高效——此方法比透析更简便、更快速。获得更高浓度所需时间相比使用离心装置或搅拌槽时要更少。
  3. 使用一个系统实施两个步骤——在同一系统上对样品进行浓缩和渗滤,可节省时间并避免产品损失。
  4. 可比例放大或缩小——通过结构材料和膜包通路长度,可将中试测试过程中确定的条件参数用于工艺扩大应用。可提供最小样品体积为10mL或最大体积为数千升的TFF装置。
  5. 经济性——TFF设备和膜包可进行清洁和再次使用,或在单次使用后进行废弃处理。可进行简单的完整性测试以确认膜包和密封良好。

 

考虑到感兴趣的生物分子

 

可将您感兴趣的生物分子或产品从低分子重量污染物中保留和分离,或可通过膜包从更高分子量污染物和颗粒中纯化。 

 

通常情况下,在选择膜片的截留分子量(MWCO)时,该截留分子量比需截留的蛋白质分子量小3至6倍。其他因素也可对合适的截留分子量(MWCO)产生影响。例如,若流速(或处理时间)是主要考虑因素,则选择具有趋向于此范围底部(3倍)的截留分子量(MWCO)的膜片将产生更高的流速。若主要考虑的是回收率,选择结构更紧密的膜(6倍)则会产生最大回收(流速较低)。这些数值应作为通用指导值使用,因为溶解物滞留和选择性根据许多因素发生变化,例如跨膜压力、分子形状或结构、溶解物浓度、存在其他溶解物和离子条件。 

 

我们的膜片具有高可选择性,一般可获得的回收率为95%至99%。这些膜片较窄的孔径分布造成了低于膜片的截留分子量(MWCO)的最小分子量分子截留。

 

考虑到液体特性

 

样品浓度和粘稠度决定了运行过程所需通道的类型。我们的实验室级别TFF装置可提供筛选或悬浮筛选通道。通常情况下,筛选通道配置用于不含颗粒或聚集物的已澄清和稀释的溶剂。悬浮筛选通道TFF膜包对于高粘稠性或富含颗粒的溶液具有更好的性能。

 

考虑到样品体积和处理时间

 


选择合适的膜包或装置尺寸取决于总样品体积、所需加工时间以及所需的最后样品体积。

 

我们的Minimate™系统采用Minimate膜包,可轻松处理最大1000mL的样品体积。 对于过程开发和按比例扩大的应用,颇尔生命科学提供全面的TFF夹具和膜包产品系列。通过这些产品,可使用通常在开发或探索实验室生成的体积对用于全负荷生产的完整TFF系统进行优化。

TFF的主要应用

TFF的主要应用为浓缩、洗滤(脱盐和缓冲液交换),以及从小生物分子中进行大分子分馏。此外,还可用于细胞的澄清和除杂,以及去除发酵液或细胞培养液的细胞碎片。

 

浓缩

浓缩是涉及去除溶液中的液体并同时保留溶解物分子的简单过程。溶解物浓度的增加和溶液体积的减少成正比(即体积有效减少一半将使浓度翻倍)。在对样品进行浓缩时所选的超滤(UF)膜,其具有的截留分子量(MWCO)应明显低于需截留分子的分子量。这一点对于确保目标分子的完整截留以及高回收率很重要。

 

洗滤

 

洗滤是将通过膜清洗较小分子清洗并使较大分子留在滞留物中的分馏过程,其中不会对浓度产生根本性变化。此过程可用于去除盐分或更换缓冲液。此过程可用于去除乙醇或其他较小溶剂或添加物。 


实施洗滤有若干方式。在连续洗滤过程中,洗滤溶液(水或缓冲液)以和生成滤出液相同的速度添加到样品进料罐。这样,样品罐内的体积保持恒定,但可自由渗透通过膜的较小分子(如盐)将被洗净。将去除盐分作为例子,每个附加的洗滤体积(DV)将进一步减少盐分浓度。(将和系统中产品体积等同量的水或缓冲液添加到进料罐,然后浓缩回到起始体积,以构成一个洗滤体积。例如,若您开始使用的样品体积为500mL,1DV=500mL)使用5DV进行连续性洗滤,将会减少大约99%的离子强度。

 

在不连续的洗滤条件下,溶液首先将被稀释,然后重新浓缩到起始体积。此过程将反复进行,直到达到所需的储存罐中所需小分子(盐)浓度。每个附加的DV将进一步降低盐分浓度。使用5DV进行非连续性洗滤,将会减少大约96%的离子强度。连续洗滤需要更少的过滤体积,以获得和非连续化洗滤相同程度的盐分减少,可参见右侧表格中的图示。先对对样品进行浓缩,可明显降低获得特定离子强度所需的洗滤溶液量。使用非连续洗滤降低1升样品96%的离子强度,需要5DV,在此情况下为5L。若样品先浓缩了10倍至100mL,则5DV现在仅为500mL。这表明可明显节省缓冲液和时间。

实验室TFF系统

实验室级别TFF可用于多种应用,包括浓缩、分馏、脱盐或生物样品的缓冲液更换。该系统为使用搅拌槽等旧方法提供了快速有效的替代方案。
实验室级别TFF可用于多种应用,包括浓缩、分馏、脱盐或生物样品的缓冲液更换。该系统为使用搅拌槽等旧方法提供了快速有效的替代方案。
更多信息

可放大的TFF系统

切向流过滤(TFF)是一种应用于生物分子分离和纯化的快速有效的方法。我们的TFF膜包采用极佳的结构材料,更好的膜包设计可提高过程安全性、可靠性、可重复性以及生产率。
切向流过滤(TFF)是一种应用于生物分子分离和纯化的快速有效的方法。我们的TFF膜包采用极佳的结构材料,更好的膜包设计可提高过程安全性、可靠性、可重复性以及生产率。
更多信息