Princípio e aplicação da tecnologia de filtragem de fluxo tangencial

A filtração de fluxo tangencial é um método eficaz para concentrar e dessalinizar 10 ml a milhares de litros de solução de amostra. Ele pode ser usado para separar grandes biomoléculas de pequenas biomoléculas, capturar suspensões celulares e clarificar o caldo de fermentação e os lisados ​​celulares. O TFF pode ser aplicado a uma variedade de aplicações, incluindo química de proteínas, biologia molecular, imunologia, bioquímica e microbiologia. Este artigo se concentrará no princípio, principais parâmetros e aplicação da tecnologia de filtragem de fluxo tangencial.

Como escolher um sistema de filtragem de fluxo tangencial apropriado

TFF é filtração de fluxo tangencial, que é um processo de separação por membrana acionado por pressão de acordo com o tamanho molecular. Com o TFF, a mistura da amostra não é forçada por um único caminho para passar pela membrana como a filtração DC. Em vez disso, o fluido circula tangencialmente através da superfície da membrana várias vezes. Este comportamento de "varrimento" causado pela pressão aplicada reduz o acúmulo de amostras iniciais na superfície da membrana. As moléculas alvo com peso molecular maior do que o interceptado pela membrana foram retidas, mas as moléculas pequenas e o tampão passaram pela membrana. A filtração de fluxo tangencial é um método eficaz para concentrar e dessalinizar 10 ml a milhares de litros de solução de amostra. Ele pode ser usado para separar grandes biomoléculas de pequenas biomoléculas, capturar suspensões celulares e clarificar o caldo de fermentação e os lisados ​​celulares. O TFF pode ser aplicado a uma variedade de aplicações, incluindo química de proteínas, biologia molecular, imunologia, bioquímica e microbiologia. Este artigo se concentrará no princípio, principais parâmetros e aplicação da tecnologia de filtragem de fluxo tangencial.

A filtração convencional significa que, sob a ação da pressão, o líquido passa diretamente pela membrana do filtro e entra a jusante, enquanto grandes partículas ou moléculas são interceptadas a montante ou dentro da membrana, e pequenas partículas ou moléculas entram a jusante através da membrana. Neste modo de operação, a direção do fluxo do líquido é perpendicular à superfície da membrana e entra a jusante, por isso também é chamado de "filtragem sem saída". A aplicação da filtração convencional inclui filtração de clarificação, filtração de esterilização e filtração de remoção de vírus, que não é o foco deste artigo. A filtração de fluxo tangencial significa que a direção do fluxo do líquido é paralela à superfície da membrana. Sob a ação da pressão, apenas parte do líquido passa pela membrana e entra a jusante. Este modo de operação também é conhecido como "filtragem de fluxo cruzado". Como o fluxo tangencial "lava" continuamente a superfície do pacote de membrana durante o processo de filtração, este modo de operação pode efetivamente aliviar o acúmulo de grandes partículas e moléculas na membrana, o que faz com que esse modo de operação tenha vantagens únicas em muitas aplicações.

Na filtração de fluxo tangencial (também conhecido como "fluxo cruzado"), a bomba empurra o fluido através da superfície da membrana do filtro para lavar as moléculas presas, de modo a minimizar a escala na superfície da membrana do filtro. Ao mesmo tempo, o fluido tangencial também gerará pressão perpendicular à membrana do filtro, empurrando solutos e pequenas moléculas através da membrana do filtro. Desta forma, a filtragem pode ser concluída. O teste de simulação de separação de areia e pedrinhas por tela de subdivisão é útil para entender o mecanismo de filtragem de fluxo tangencial: o orifício da tela simboliza os poros da membrana do filtro, enquanto areia e pedrinhas simbolizam as moléculas a serem separadas. Na filtragem DC, a mistura de seixos de areia é forçada a se mover em direção ao orifício da tela, e uma camada de seixos é formada na superfície da tela à medida que algumas partículas de areia menores caem pelo orifício da tela, impedindo que a areia superior se mova em direção à tela e passe através a malha da tela (Fig. 1). Na filtração DC, o aumento da pressão só pode exercer pressão sobre a mistura, o que não favorece a promoção da separação; Em contrapartida, no modo de filtração por fluxo tangencial, a formação da camada limitante é evitada pela recirculação da mistura, que é semelhante à vibração para remover os seixos que bloqueiam a malha da tela, de modo que a areia no topo da mistura caia e passa pela malha da tela. Portanto, o uso de filtração de fluxo tangencial para separação biomolecular tem maior eficiência e maior velocidade de concentração ou filtração.