Микрофилтрация с-високо възстановяване на клетъчен бульон с 0,22µm PES касета: Казус от лаборатория

1. Информация за продукта

0,22μm PES мембранна касета, 0,1 m² (N2PE2308GA04)

 

2. Експериментални резултати

600 mL бульон за клетъчна ферментация се обработва с помощта на 0.22 μm, 0.1 m² мембранна касета, концентрирана до 100 mL, последвано от диафилтруване с 5 диаобема пречистена вода (т.е. 100 mL пречистена вода на етап на диафилтрация, повторен 5 пъти). След 5-то диафилтруване, партидата се концентрира до крайния обем. Общият експеримент отне 34 минути, като се получиха 48 mL ретентат и 1054.5 mL общ пермеат, със среден поток от 18.6 LMH. По време на процеса клапата за задържане беше напълно отворена и TMP варираше от 0,2 до 0,85 бара. Мътността на захранването беше 131 NTU, мътността на пермеата беше 3,13 NTU.

След употреба касетата е почистена и регенерирана. Промяната във водния поток е показана в таблица 1.

 

Таблица 1: Скорост на възстановяване на водния поток

	Скорост на захранващия поток (mL/min)	Захранващо налягане (бар)	Налягане на задържане (бар)	TMP (бар)	Скорост на потока на пермеата (mL/min)	LMH	Възстановяване на потока (%)	Забележки
Преди употреба	370	0.4	0	0.2	140	420	79	Клапанът за задържане е напълно отворен
След почистване	370	0.6	0	0.3	166	332		Клапанът за задържане е напълно отворен

Забележка: възстановяване на потока, изчислено като 332/420 ≈ 79%.

Тест за цялост преди и след експеримента

Тестът за задържане на налягането премина

Условията на процеса по време на експеримента са обобщени в таблица 2. Общо време на изпълнение: 34 минути.

 

Таблица 2: Условия на процеса във времето

Време (мин)	Захранващ поток (mL/min)	Захранващо налягане (бар)	Ret. налягане (бар)	TMP (бар)	Поток на пермеат (mL/min)	Забележки
0	200	1.5	0	0.75	32	Старт; ретентатен клапан напълно отворен; 500 мл храна
5	200	1.2-1.4	0	0.6-0.7	33
10	200	1.0	0	0.5
10	200	1.6	0	0.8	25	+100mLfeed е добавен
15	200	1.6	0	0.8	15
20	200	1.6-1.7	0	0.8-0.85	11
22	200	1.6-1.7	0	0.8-0.85	25	остават 100 ml; започнете 1-ва диафилтрация със 100 mL пречистена вода
25	200	1.3-1.4	0	0.65-0.7
26	200	1.0-1.1	0	0.5-0.55	43	остават 100 ml; 2-ра диафилтрация (+100 mL пречистена вода)
27	200	0.6	0	0.3
28	200	0.5	0	0.25	53	остават 100 ml; 3-та диафилтрация (+100 mL пречистена вода)
30	200	0.4	0	0.2	61	остават 100 ml; 4-та диафилтрация (+100 mL пречистена вода)
32	200	0.4	0	0.2	68	остават 100 ml; 5-та диафилтрация (+100 mL пречистена вода)
34						Край: 48 mL ретентат (мътност 345 NTU); общ пермеат 1054.5 mL (3.13 NTU); Концентрация на пермеата 493.5 mL (2.58 NTU); Първите 3 диафилтрации проникват 305 mL (3,03 NTU); Последните 2 диафилтрации проникват 256 mL (3,01 NTU)

 

 

Фаза на концентрация: Захранващото налягане намалява с времето; добавянето на 100 mL храна предизвика повишаване на налягането и след това стабилизиране. Потокът на пермеата спадна от 33 mL/min до 11 mL/min (~33% от първоначалния).

Фаза на диафилтрация: С пречистена вода захранващото налягане спадна значително и потокът се увеличи значително.

Общ обработен обем: 1054,5 mL върху 0,11 m² (0,1 m² номинално + корекция); общо време 34 мин.; среден поток на пермеат 31 mL/min → среден поток 18,6 LMH.

 

 

Фигура 2: Сравнение на мътността на фураж спрямо пермеат (оригинално изображение)

Мътност на захранването 131 NTU, мътност на пермеата 3,13 NTU.

 

 

Фигура 3: SDS-PAGE гел електрофореза

The SDS-PAGE result indicates target protein recovery >85% от 0,22μm микрофилтрационна касета.

3. Експериментални методи

3.1 Инсталиране

Инсталирайте системата, както е показано на фигура 2

 

 

3.2 Измерване на водния поток

Използвайте пречистена вода като храна. Поставете тръбата за захранване в тръбите за захранване, ретентата и пермеата в контейнера за отпадъци. Стартирайте перисталтичната помпа, регулирайте диафрагмения клапан, за да постигнете подходящо TMP, докато ретентатът и пермеатът станат неутрални (pH). Спрете помпата. Поставете епруветките за захранване, ретентат и пермеат в пречистена вода, стартирайте помпата, намокрете мембраната за 15 минути. Спрете помпата, отворете мембранния вентил. Измерете водния поток: захранвайте и задържайте епруветките в пречистена вода, регулирайте до TMP1, събирайте пермеата за 1 минута, изчислявайте потока.

 

3.3 Тест за цялост (задържане на налягането / тест за мехурчета)

Отстранете захранващата тръба от водата, поставете ретентата и пермеата в отпадъците. Пуснете помпата, за да изпразните течността от тръбопроводите, спрете помпата. Затворете напълно ретентния клапан. Пуснете помпата, за да вкарвате въздух, докато захранващото налягане достигне 0,65 бара, спрете помпата. Наблюдавайте спада на налягането в продължение на 10 минути и проверете порта за пермеат за мехурчета във водата. Ако няма спад на налягането и мехурчета → целостта е ОК. Ако налягането падне и се появят мехурчета, измерете скоростта на дифузия на въздуха с разходомер или обърнат цилиндър, напълнен с вода-; сравнете с референтната стойност, за да оцените целостта. Накрая отворете напълно вентила за задържане и изпуснете въздух.

 

3.4 Филтриране на тангенциален поток (TFF)

Обработете 600 mL бульон за клетъчна ферментация с 0,22 μm, 0,1 m² касета, концентрирайте до 100 mL, след това извършете диафилтрация с 5 × обем пречистена вода (100 mL всяка стъпка). След 5-то диафилтруване, концентрирайте допълнително до крайния обем. След експеримента отворете напълно ретентатния клапан, източете течността, за да възстановите ретентата.

 

3.5 Почистване

3.5.1 Изплакване с вода

Използвайте 10–20 L/m² пречистена вода като храна. Захранваща тръба във вода, задържане и пермеат до отпадъци. Стартирайте помпата, регулирайте TMP, работете, докато захранващите линии се източат. Спрете помпата, отворете мембранния вентил.

3.5.2 Почистване с каустик

Използвайте 0,5 М NaOH като храна. Поставете епруветките за захранване, ретентат и пермеат в разтвора на NaOH. Стартирайте помпата, регулирайте TMP, циркулирайте за 30–60 минути. Спрете помпата, отворете мембранния вентил.

 

3.6 Измерване на водния поток след-почистване

Същото като 3.2, използвайки същия TMP (TMP2=TMP1). Измерете обема на пермеата за 1 минута и изчислете потока.

 

3.7 Тест за целостта на-почистването

Същото като 3.3.

 

3.8 Съхранение

Пригответе 0,1 М разтвор на NaOH като среда за съхранение. Поставете епруветки за захранване, ретентат и пермеат в разтвора. Стартирайте помпата, регулирайте TMP, циркулирайте за 5 минути. Спрете помпата, отворете мембранния вентил. Извадете касетата от системата и я съхранявайте в 0,1 М NaOH при стайна температура.

 

Този казус демонстрира ефективна микрофилтрация на бульон от клетъчна култура с висока -мътност, използвайки 0,22 µm PES мембранна касета. Основни предимства:

High product recovery (>85% от SDS-PAGE)

Бърза обработка – 34 минути за 600 mL с диафилтрация

Отлично намаляване на мътността – от 131 NTU до 3,13 NTU пермеат

Добра възможност за почистване – 79% възстановяване на водния поток след обикновено почистване с каустик

Гарантиране на целостта – преминал тест за задържане под налягане преди и след употреба

 

Касетата поддържа постоянна производителност, като диафилтрацията причинява рязък спад на TMP и съответното увеличение на потока, демонстрирайки ниска склонност към замърсяване и лесно изплакване. Идеален за концентриране и обезсоляване на ферментационни бульони, супернатанти на клетъчни култури и други потоци от биопроцеси.