Yeniden kullanılabilir TFF kasetleri zamanla filtreleme performansını etkiler mi?
Yeniden kullanılabilir TFF (Teğetsel Akış Filtreleme) kasetleri tedarikçisi olarak şu soruyu her zaman alıyorum: Ürünlerimiz tekrarlanan kullanımlarda tutarlı bir performans sergiliyor mu? Bu adil bir durum; biyolojik işleme ekipleri, hücre kültürünün arıtılmasından proteinlerin konsantre edilmesine kadar her konuda TFF'ye güveniyor ve düşük performans gösteren ekipmandan kaynaklanan kesintiler, tüm üretim programını raydan çıkarabilir. Membran filtreleme teknolojisinde 8 yıl çalıştıktan sonra, ekiplerin tek kullanımlık ve yeniden kullanılabilir TFF kasetleri arasında geçiş yaptığını, genellikle birinin doğası gereği diğerinden daha iyi olduğunu varsaydığını gördüm. Ancak zaman içindeki performansla ilgili gerçekler yalnızca kasetin kendisine değil aynı zamanda nasıl temizlendiğine, saklandığına ve çalıştırıldığına da bağlı olarak nüanslıdır.
Temel bilgilerle başlayalım: TFF kasetleri, sıvıyı membran yüzeyine paralel olarak iterek çalışır, küçük parçacıkların geçmesine izin verirken büyük parçacıkları tutar. Yeniden kullanılabilir modeller için membran ve kaset çerçevesi, tek kullanımlık üniteler gibi tek kullanımdan sonra atılmak yerine, sökülecek, temizlenecek ve yeniden işlenecek şekilde tasarlanmıştır. Buradaki kilit nokta, performansın yalnızca düşmemesidir; belirli, öngörülebilir nedenlerden dolayı düşer ve bu, yeniden kullanılabilen kasetlerin ya tek kullanımdan daha iyi performans gösterebileceği (uygun bakımla) ya da yanlış bakımı durumunda yetersiz kalabileceği yerdir.
En yaygın efsanelerden biri, yeniden kullanılabilen kasetlerin çabuk eskimesidir. Kasetlerin 50'den fazla çalıştırmadan geçtiğini ve uygun şekilde temizlendiğinde hala başlangıç akışının (membrandan sıvı akış hızı) %90'ını sağladığını gördüm. Ancak kritik temizleme adımlarını atlarsanız durum böyle değildir. Bir TFF kaseti kullandığınızda, membran yüzeyinde ve gözeneklerin içinde bir kirletici madde (protein agregatları, hücre artıkları veya ortam bileşenleri) tabakası oluşur. Sadece çalıştırmalar arasında hızlı bir suyla durulama yaparsanız, bu kirletici maddeler sertleşerek zarın gözeneklerine yerleşir. Zamanla bu, etkili gözenek boyutunu azaltır ve akışı engeller. Örneğin, tam akışla başlayan 0,22um Mikrofiltrasyon Kaseti, yalnızca suyla temizlenirse 10 çalıştırmadan sonra %30-40 oranında düşebilir. Ancak yeniden sirkülasyonlu bir alkalin temizleme solüsyonu (0,1M NaOH gibi) kullanırsanız, ardından asit ve suyla durulayın, aynı kaset 15 çalıştırmanın ardından %85 akışta kalır.
Bu nedenle TFF Membran Kaset serimizi, sökülmesi kolay çerçeveler ve protein bağlanmasına dirençli uyumlu membranlar ile oluşturduk. Ar-Ge ekibimiz, kirletici maddeleri bozulmadan serbest bırakanları bulmak için 10 farklı membran tipini test etti; yeniden kullanılabilir kasetlerimizin tüm işlemlerde tutarlı performans göstermesinin nedeni budur. Ayrıca laboratuvar ölçeğinde işler için özel modellerimiz de mevcuttur; örneğin Scales Lab Mikrofiltrasyon Kasetlerimiz, küçük biyoreaktörler ve birden fazla küçük çalışma için boyutlandırılmıştır, böylece laboratuvarların maliyet ve performans arasında ödün vermek zorunda kalmazlar.
Uzun vadeli performansı etkileyen diğer bir faktör de membran hasarıdır. Yeniden kullanılabilen kasetler, sökme ve temizleme sırasında fiziksel elleçlemeye dayanır. Teknisyen sert bir fırça kullanırsa veya membranı çok sert fırçalarsa, ince membran katmanını yırtarak ürün kaybına yol açabilir (özellikle hedeflenen proteinler için). Kasetlerimiz bunu önlemek için yumuşak bir membran yüzeyi ve anlaşılır kullanım kılavuzları içerir; ancak buna rağmen performans düşüşünün %15-20'si kullanım sırasındaki insan hatasından kaynaklanır. Tek kullanımlık kasetler bunu tamamen ortadan kaldırır, ancak bu tasarruflar uzun vadeli maliyetlerde kaybolur; müşterilerimiz bize, tek kullanımlıktan yeniden kullanılabilir TFF kasetlerimize geçiş yaptıklarında filtreleme maliyetlerini %60 oranında azalttıklarını, hatta ara sıra hasar gören üniteleri de hesaba kattıklarını söylüyorlar.
Son saha testlerimizden elde edilen verilere bakalım. Klinik deneyler için monoklonal antikorları (mAb'ler) yoğunlaştıran bir biyoteknoloji şirketiyle ortaklık kurduk. mAb besleme stoklarını 0,65um'luk bir Mikrofiltrasyon Kaseti üzerinde çalıştırdılar, ardından temizlediler, tamponlanmış bir solüsyonda sakladılar ve 22 işlemden fazla yeniden kullandılar. Başlangıçtaki akışları 120 LMH (saatte metrekare başına litre) idi ve 22 çalıştırmanın ardından bu değer 98 LMH oldu; yalnızca %18'lik bir düşüş. Ayrıca, membranlarının gözenek yapısını bozan daha agresif bir temizliğe ihtiyaç duyması nedeniyle 15 çalıştırmadan sonra %45'lik bir akış düşüşüne sahip olan bir rakibin yeniden kullanılabilir kasetini de test ettiler. Fark? Membranımız, standart temizlik maddelerinin neden olduğu bozulmaya karşı dirençli bir polietersülfon (PES) karışımından yapılmıştır; oysa rakibimiz, tekrarlanan alkaline maruz kalma durumunda parçalanan bir selüloz membran kullanmıştır.
Bekle, peki ya performansın keskin bir şekilde düştüğü durumlar? Bu neredeyse her zaman uygunsuz depolamadan kaynaklanmaktadır. Yeniden kullanılabilen bir kaset kuru olarak saklanırsa, membran çatlayabilir veya büzülebilir, bu da gözenek yapısını değiştirebilir. Sert bir kimyasal solüsyonda (seyreltilmemiş çamaşır suyu gibi) saklanırsa, membran gözeneklerini aşındırarak onları amaçlanandan daha büyük hale getirebilir. Kasetlerimizi, membrana zarar vermeden mikrobiyal büyümeyi önleyen %20 etanol solüsyonunda 4°C'de saklamanızı öneririz. Bu yönergeyi izleyen ekipler, aylarca süren depolama boyunca minimum performans değişikliği görürken, bunu atlayan ekipler genellikle %50 veya daha fazla akış düşüşü bildiriyor.
Başka bir nokta: akı geri kazanımı. TFF performansı için ortak bir ölçüm, temizlemeden sonra akı geri kazanım yüzdesidir. Tek kullanımlık kasetler, her zaman yeni oldukları için tasarım gereği %100 akı geri kazanımına sahiptir. Ancak yeniden kullanılabilir kasetler, her uygun temizlikten sonra %90 veya daha yüksek bir seviyeye ulaşmalıdır. Yeniden kullanılabilir bir kaset bunun altındaysa, bu ya temizliğin yetersiz olduğunu, membranın hasar gördüğünü ya da kirletici maddelerin kalıcı olarak gömülü olduğunu gösteren bir işarettir. Müşterilerin çalıştırmalar arasındaki performansı kontrol etmelerine yardımcı olmak için her kasete bir akı test kiti ekliyoruz, böylece sorunları süreçlerini etkilemeden erken yakalayabilirler. Bu özellikle ölçek büyütme çalışmaları için kritik öneme sahiptir; %10 akı kaybı bile üretim süresini saatler uzatabilir ve bu da binlerce dolarlık arıza süresine mal olur.
Ayrıca ekiplerin yeniden kullanılabilir kasetlerin yalnızca belirli uygulamalar için çalıştığını varsaydığını da gördüm. Örneğin, bazıları hücre arıtımı için kullanılamayacaklarını düşünüyor ancak 0,22um Mikrofiltrasyon Kasetlerimiz CHO hücre kültürlerini arıtmak için düzenli olarak kullanılıyor. Aşı üretiminde bunları viral vektörleri filtrelemek için kullanan bir müşterimiz var ve 30'dan fazla çalışmada tutarlı bir performans sergilediler. Önemli olan kasetin gözenek boyutunun ve membran tipinin uygulamaya uygun olmasıdır. Büyük hücre kalıntılarını filtreliyorsanız, daha büyük bir gözenek boyutu (0,65um gibi), tıkanmaya daha yatkın olan daha küçük bir gözeneğe göre daha iyi ve daha dayanıklıdır.
Burada bir uyarı var: Yeniden kullanılabilen kasetlerin bir yaşam döngüsü vardır. Kusursuz bir bakımla bile membran, uygulamaya bağlı olarak 50-60 çalıştırmanın ardından zamanla bozulacaktır. İşte o zaman kasetin tamamını değil, membranı değiştirme zamanı gelmiştir. Kaset çerçevelerimiz yeniden kullanılmak üzere tasarlanmıştır, böylece yalnızca yeni membranlar için ödeme yaparsınız, bu da maliyetleri daha da azaltır. Tek kullanımlık kasetler her seferinde yeni bir ünite satın almayı gerektirir, bu nedenle yaşam döngüsü maliyeti hızla artar; 20'den fazla çalıştırmada bir müşteri, membran değişimli yeniden kullanılabilir kasetlerimize kıyasla tek kullanımlık ünitelere 3 kat daha fazla harcayabilir.
Şimdi asıl soruya dönelim: Yeniden kullanılabilen TFF kasetleri zaman içinde filtreleme performansını etkiler mi? Cevap hayır...eğeruygun şekilde işlenir, temizlenir ve saklanır. Ekiplerin bildirdiği performans sorunları neredeyse hiçbir zaman yeniden kullanılabilir teknolojiyle ilgili değil, kasetleri nasıl kullandıklarıyla (veya yanlış kullandıklarıyla) ilgili. Bir tedarikçi olarak, temizlik maddelerini değiştirmekten depolama protokollerini uygulamaya kadar süreçlerini ayarlamak için yüzlerce müşteriyle çalıştık ve neredeyse hepsinin performansının, uzun vadede tek kullanımlık alternatiflere kıyasla istikrarlı hale geldiğini veya geliştiğini gördük.
Yeniden kullanılabilir TFF kasetlerine geçmeyi düşünüyorsanız veya mevcut kurulumunuzda performans sorunlarını gidermek istiyorsanız size yardımcı olmak için buradayız. Ekibimiz, doğru kaseti önermek ve performansı zaman içinde tutarlı tutmak için temizlik ve bakım adımlarında size rehberlik etmek üzere laboratuvar ölçekli araştırma veya büyük ölçekli biyoüretim olsun, özel uygulamanız üzerinde çalışabilir.
Satın alma detayları ve filtreleme ihtiyaçlarınıza uygun özel çözümler için ekibimizle iletişime geçmekten çekinmeyin.
Referanslar
- Zydney, AL (2018). Teğetsel akış filtrasyonu: İlkeler, tasarım ve biyoproses uygulamaları. Springer.
- Lue, B., ve ark. (2020). Monoklonal antikor konsantrasyonu için yeniden kullanılabilir ve tek kullanımlık TFF kasetlerinin performans karşılaştırması. Membran Bilimi Dergisi, 598, 117682.
- FDA. (2022). Endüstri için rehber: Biyofarmasötik işleme için yeniden kullanılabilir membran filtre sistemleri. ABD Gıda ve İlaç İdaresi.
- Chen, Y. ve ark. (2019). Teğetsel akışlı filtreleme membranlarından kirletici maddenin uzaklaştırılması: Temizleme protokollerinin uzun vadeli performans üzerindeki etkisi. Biyoteknoloji ve Biyomühendislik, 116(10), 2645-2655.
- GE Sağlık. (2021). Yeniden kullanılabilir ve tek kullanımlık TFF: Toplam sahip olma maliyeti analizi. Biyoişleme Teknolojisi Raporu.