Protein Solution Viscosity Control in Ultrafiltration

Kontrolkirina vîskozîteya çareseriyên proteînê ji bo baştirkirina pêvajoyên konsantrasyona ultrafîltrasyonê di çêkirina biyofarmasûtîkan de girîng e. Vîskozîteya bilind di çareseriyên proteînê de - nemaze di konsantrasyonên bilind ên proteînê de - rasterast bandorê li ser performansa membranê, karîgeriya pêvajoyê û aboriyê di sepanên konsantrasyona proteîna ultrafîltrasyonê de dike. Vîskozîteya çareseriyê bi naveroka proteînê re zêde dibe ji ber kombûna antî-laş û têkiliyên elektrostatîk, ku berxwedana li hember herikînê û daketina zextê li seranserê membrana ultrafîltrasyonê zêde dike. Ev dibe sedema herikînên permeatê yên kêmtir û demên xebitandinê yên dirêjtir, nemaze di pêvajoyên filtrasyona herikîna transversal (TFF).

Zeexta transmembranê (TMP), hêza ajotinê ya li pişt ultrafîltrasyonê, bi awayekî nêzîk bi vîskozîteyê ve girêdayî ye. Xebata li derveyî rêjeya zexta transmembranê ya normal, qirêjbûna membranê lez dike û polarîzasyona konsantrasyonê - kombûna proteînan li nêzî membranê ku bi berdewamî vîskozîteya herêmî zêde dike - zêde dike. Hem polarîzasyona konsantrasyonê û hem jî qirêjbûna membranê dibe sedema kêmbûna performansa membranê ya ultrafîltrasyonê û heke neyê kontrol kirin, dikare temenê membranê kurt bike. Xebata ceribandinî nîşan dide ku qirêjbûna membranê û polarîzasyona konsantrasyonê di ultrafîltrasyonê de di nirxên TMP-ya bilindtir û bi xwarinên vîskoztir de bêtir diyar in, ku kontrola TMP-ya rast-dem ji bo zêdekirina derûdora zêde û kêmkirina frekansa paqijkirinê girîng dike.

Baştirkirina konsantrasyona ultrafîltrasyonê stratejiyên yekgirtî hewce dike:

Pîvandina vîskozîteya çareseriya proteînêNirxandinên vîskozîteyê yên birêkûpêk—bi karanînavîskozimeterên di rêzê de-alîkariya pêşbînîkirina rêjeyên fîlterkirinê û pêşbînîkirina astengiyên pêvajoyê bikin, bi piştgiriya guhertinên bilez ên pêvajoyê.
Kondîsyonkirina xwarinêSererastkirina pH, hêza iyonîk û germahiyê dikare vîskozîteyê kêm bike û qirêjbûnê kêm bike. Mînakî, zêdekirina îyonên sodyûmê dûrketina hîdrasyonê di navbera proteînan de zêde dike, kombûn û qirêjbûnê kêm dike, lê îyonên kalsiyûmê meyla wan heye ku pira proteînan û qirêjbûnê pêşve bibin.
Bikaranîna madeyên alîkarTêkelkirina madeyên alîkar ên kêmkirina vîskozîteyê di nav çareseriyên proteîna pir konsantre de permeabilîteya permeabilîteya permeabilîteya permeabilîteya permeabilîteya permeabilîteya zêde dike û zexta transmembranê di ultrafîltrasyonê de kêm dike, bi vî awayî karîgeriya giştî zêde dike.
Rejîmên herikîna pêşketîZêdekirina leza herikîna xaçerêyî, bikaranîna herikîna xaçerêyî ya alternatîf, an jî bikaranîna derzîkirina bi jetê hewayê tebeqeyên qirêjbûnê têk dide. Ev teknîk bi kêmkirina çêbûna depoyê dibin alîkar ku herikîna permeatê were domandin û frekansa guheztina membranê kêm bikin.
Hilbijartin û paqijkirina membranêHilbijartina membranên ku ji hêla kîmyewî ve berxwedêr in (mînak, SiC an hîbrîdên termosalient) û baştirkirina frekansa paqijkirina membranê bi protokolên guncaw (mînak, paqijkirina sodyûm hîpoklorît) ji bo dirêjkirina temenê membranê û kêmkirina lêçûnên xebitandinê girîng in.

Bi tevayî, kontrola vîskozîteya bi bandor û rêveberiya TMP kevirê bingehîn ê performansa serkeftî ya qonaxa konsantrasyona ultrafîltrasyonê ne, ku rasterast bandorê li ser hilberîna hilberê, frekansa paqijkirina membranê, û temenê dirêj ê hebûnên membranê yên biha dikin.

Têgihîştina Vîskozîteya Çareseriya Proteînê di Ultrafîltasyonê de

1.1. Vîskozîteya Çareseriyên Proteînê çi ye?

Vîskozîtî berxwedana şilekekê li hember herikînê vedibêje; di çareseriyên proteînê de, ew nîşan dide ka xişandina molekulî çiqas tevgerê asteng dike. Yekîneya SI ji bo vîskozîteyê Pascal-saniye (Pa·s) e, lê centipoise (cP) bi gelemperî ji bo şilekên biyolojîkî tê bikar anîn. Vîskozîtî rasterast bandorê li ser wê yekê dike ku çareseriyên proteînê di dema çêkirinê de çiqas bi hêsanî dikarin werin pompekirin an fîltrekirin û bandorê li ser radestkirina dermanan dike, nemaze ji bo biyoterapîkên bi konsantrasyona bilind.

Têkeliya proteînê faktora serdest e ku bandorê li ser vîskozîteyê dike. Her ku asta proteînê bilind dibe, têkiliyên navbera molekulan û qerebalixî zêde dibin, dibin sedema bilindbûna vîskozîteyê, pir caran bi awayekî ne-xêzik. Li jor asteke diyarkirî, têkiliyên proteîn-proteîn belavbûna di nav çareseriyê de bêtir tepeser dikin. Mînakî, çareseriyên antîkorên monoklonal ên konsantrekirî yên ku di dermanan de têne bikar anîn pir caran digihîjin astên vîskozîteyê ku derzîkirina binçerm dijwar dikin an rêjeyên pêvajoyê sînordar dikin.

Modelên ku vîskozîteyê di çareseriyên proteînên konsantre de pêşbînî dikin, niha geometrîya molekulî û meylên kombûnê vedihewînin. Morfolojiya proteînê - çi dirêjkirî be, globular be, an jî meyldarê kombûnê be - di rêjeyên bilind de bandorek girîng li ser vîskozîteyê dike. Pêşketinên dawî di nirxandina mîkrofluîdîk de pîvandina vîskozîteyê ya rast ji mîqdarên nimûneyên herî kêm gengaz dike, û lêkolîna bilez a formulasyonên proteînên nû hêsan dike.

1.2. Çawa Vîskozîtî Di Dema Ultrafîltasyonê De Diguhere

Di dema ultrafîltrasyonê de, polarîzasyona konsantrasyonê proteînan li ser rûbera parzûn-çareseriyê bi lez kom dike. Ev gradyantên konsantrasyonê yên herêmî yên bilind diafirîne û vîskozîteya nêzîkî parzûnê zêde dike. Vîskozîteya bilind li vê herêmê veguhestina girseyî asteng dike û herikîna permeatê kêm dike.

Polarîzasyona konsantrasyonê ji qirêjbûna parzûnê cuda ye. Polarîzasyon dînamîk û berevajî ye, di nav çend deqeyan de bi pêşveçûna parzûnê çêdibe. Berawirdkirinê, qirêjbûn bi demê re pêş dikeve û pir caran pêkhatina bêveger an veguherîna kîmyewî li ser rûyê parzûnê vedihewîne. Tesbîtên rast dihêle ku çîna polarîzasyona konsantrasyonê di wextê rast de were şopandin, hesasiyeta wê ya li hember leza herikîna xaçerêyî û zexta transmembranê eşkere bike. Mînakî, zêdekirina lezê an kêmkirina zexta transmembranê (TMP) dibe alîkar ku çîna sînor a vîskoz têk biçe, herikînê sererast bike.

Parametreyên operasyonel rasterast bandorê li tevgera vîskozîteyê dikin:

Zexta transmembranî (TMP)TMP-ya bilindtir polarîzasyonê zêde dike, vîskozîteya herêmî bilind dike û herikînê kêm dike.
Leza herikîna xaçerêyîLeza zêdekirî kombûnê sînordar dike, vîskozîteya nêzîkî parzûnê nerm dike.
Frekansa paqijkirina membranêPaqijkirina pir caran kombûna demdirêj kêm dike û windabûna performansê ya ji ber vîskozîteyê kêm dike.

Pêdivî ye ku qonaxên konsantrasyona ultrafîltrasyonê van parametreyan baştir bikin da ku bandorên vîskozîteya neyînî kêm bikin û hilberînê bidomînin.

1.3. Taybetmendiyên Çareseriya Proteînê yên ku Bandorê li ser Vîskozîteyê dikin

Giraniya molekulîûpêkhatinbi giranî vîskozîteyê diyar dikin. Proteîn an jî kombûnên mezintir û tevlihevtir ji ber tevgera astengkirî û hêzên navbera molekulan ên girîngtir vîskozîteya bilindtir çêdikin. Şêweyê proteînan herikînê bêtir diguherîne - zincîrên dirêjkirî an jî yên meyldarê kombûnê ne, ji proteînên globular ên kompakt berxwedanek mezintir çêdikin.

pHbandorek girîng li ser barkirin û çareserbûna proteînê dike. Guherandina pH-ya çareseriyê nêzîkî xala îzoelektrîkî ya proteînê barkirina net kêm dike, dûrketina proteîn-proteîn kêm dike, û viskozîteyê demkî kêm dike, û fîltrekirinê hêsan dike. Mînakî, xebitandina ultrafîltrekirinê nêzîkî xala îzoelektrîkî ya BSA an IgG dikare herikîna permeatê û hilbijartina veqetandinê bi girîngî zêde bike.

Hêza îyonîkbi guhertina qata duqat a elektrîkî ya li dora proteînan bandorê li vîskozîteyê dike. Zêdebûna hêza iyonîk têkiliyên elektrostatîk dişopîne, veguhestina proteînê bi rêya membranan pêş dixe lê di heman demê de xetera kombûnê û zêdebûna vîskozîteyê ya têkildar jî zêde dike. Guhertina di navbera karîgeriya veguhestinê û bijartîbûnê de pir caran bi verastkirina hûr a konsantrasyonên xwê û pêkhateya tamponê ve girêdayî ye.

Ji bo kêmkirina vîskozîteyê, lêzêdekerên molekulî yên biçûk - wek arjînîn hîdroklorîd an guanîdîn - dikarin werin bikar anîn. Ev ajan kişandina hîdrofobîk an elektrostatîk têk dibin, kombûnê kêm dikin û taybetmendiyên herikîna çareseriyê baştir dikin. Germahî wekî guhêrbarek kontrolê ya din tevdigere; germahiyên nizm vîskozîteyê zêde dikin, di heman demê de germahiya zêde pir caran wê kêm dike.

Pîvandina vîskozîteya çareseriya proteînê divê li ber çavan were girtin:

Belavkirinên giraniya molekulî
Pêkhateya çareseriyê (xwê, madeyên alîkar, lêzêdeker)
Hilbijartina pH û pergala tamponê
Mîhenga hêza îyonîk

Ev faktor ji bo baştirkirina performansa membrana ultrafîltrasyonê û misogerkirina hevgirtinê di navbera qonaxên konsantrasyonê û pêvajoyên TFF de girîng in.

Bingehên Têkelkirina Proteînên Ultrafîltrasyonê

Prensîbên Qonaxa Konsantrasyonê ya Ultrafîltasyonê

Konsantrasyona proteîna ultrafîltrasyonê bi sepandina zexteke transmembranî (TMP) li ser membraneke nîv-derbasbar dixebite, ku çareserker û madeyên piçûk di nav re derbas dike di heman demê de proteîn û molekulên mezintir diparêze. Ev pêvajo li gorî mezinahiya molekulî derbasbûna bijartî bikar tîne, bi sînora giraniya molekulî ya membranê (MWCO) ku mezinahiya herî zêde ya molekulên ku derbas dibin diyar dike. Proteînên ku ji MWCO derbas dibin li aliyê retentatê kom dibin, û dema ku permeat tê kişandin, konsantrasyona wan zêde dibe.

Qonaxa konsantrasyona ultrafîltrasyonê kêmkirina qebareyê û dewlemendkirina çareseriya proteînê armanc dike. Her ku fîltrasyon pêşve diçe, vîskozîteya çareseriya proteînê bi gelemperî zêde dibe, bandorê li ser pêdiviyên herikîn û TMP dike. Proteînên hatine ragirtin dikarin bi hev re û bi parzûnê re têkilî daynin, ku pêvajoya cîhana rastîn ji derxistina mezinahiya hêsan tevlihevtir dike. Têkiliyên elektrostatîk, kombûna proteînê, û taybetmendiyên çareseriyê yên wekî pH û hêza iyonîk bandorê li encamên ragirtin û veqetandinê dikin. Di hin rewşan de, veguhastina advektîf li ser belavbûnê serdest e, nemaze di parzûnên bi porên mezintir de, ku hêviyên ku tenê li ser bingeha hilbijartina MWCO ne tevlihev dike [kurteya lêkolînê bibînin].

Fîlterkirina Herikîna Transversal (TFF) Hat Şirovekirin

Parzûna herikîna transversal, ku jê re parzûna herikîna tanjensî (TFF) jî tê gotin, çareseriya proteînê bi awayekî tanjensî li seranserê rûyê parzûnê dimeşîne. Ev rêbaz bi parzûna bêderbasdar re berevajî ye, ku herikîn perpendîkular li ser parzûnê ye, perçeyan rasterast ber bi nav parzûnê ve dibe.

Cûdahiyên sereke û bandorên wan:

Kontrolkirina Qirêjiyê:TFF bi berdewamî paqijkirina qirêjiyên potansiyel ji nav parzûnê, kombûna proteîn û tebeqeyên perçeyan, ku wekî çêbûna kekê tê zanîn, kêm dike. Ev dibe sedema herikîna permeatê ya stabîltir û parastina hêsantir.
Ragirtina Proteînê:TFF piştgirîya rêvebirineke çêtir a polarîzasyona konsantrasyonê dike - çînek ji molekulên ragirtî yên nêzîkî parzûnê - ku, ger neyê kontrol kirin, dikare selektîvîteya veqetandinê kêm bike û qirêjbûnê zêde bike. Herikîna dînamîk di TFF de vê bandorê kêm dike, dibe alîkar ku ragirtina proteînê ya bilind û karîgeriya veqetandinê were parastin.
Aramiya Fluxê:TFF di pêvajoyên bi xwarinên proteîna bilind an jî yên dewlemend bi perçeyan de demên xebatê yên dirêjtir bi herikîna domdar gengaz dike, û karîgeriya wan zêde dike. Berevajî vê, parzûna bêderketî ji ber qirêjbûnê zû tê astengkirin, ku rêjeya hilberînê kêm dike û pêdivî bi mudaxeleyên paqijkirinê yên pir caran heye.

Guhertoyên TFF yên pêşketî, wekî herikîna tanjensî ya alternatîf (ATF), bi berevajîkirin an guhertina periyodîk a leza tanjensî, dirêjkirina temenê fîlterê û baştirkirina rêjeya proteînê, qirêjî û çêbûna kekê bêtir têk dibin [kurteya lêkolînê bibînin]. Di sazkirinên TFF yên klasîk û pêşketî de, mîhengên xebitandinê - wekî TMP, leza herikîna xaçerêyî, û pirbûna paqijkirinê - divê li gorî pergala proteîna taybetî, celebê membranê, û konsantrasyona hedef werin çêkirin da ku performansê baştir bikin û qirêjî kêm bikin.

Zexta Transmembranî (TMP) di Ultrafîltasyonê de

3.1. Zexta Transmembranî çi ye?

Zexta transmembranî (TMP) cudahiya zextê li seranserê parzûna parzûnê ye, ku çareserkerê ji aliyê xwarinê ber bi aliyê permeatê ve diajo. TMP hêza sereke ya li pişt pêvajoya veqetandinê di ultrafiltrationê de ye, ku dihêle çareserker ji nav parzûnê derbas bibe di heman demê de proteîn û makromolekulên din digire.

Formula TMP:

Cudahiya hêsan: TMP = P_feed − P_permeate
Rêbaza endezyariyê: TMP = [(P_feed + P_retentate)/2] − P_permeate
Li vir, P_feed zexta ketinê ye, P_retentate zexta derketinê ye li aliyê retentate, û P_permeate zexta aliyê permeate ye. Tê de zexta retentate (an konsantre) jî tê de nirxek rasttir li ser rûyê perdeyê peyda dike, ku guherînên zextê yên ji ber berxwedana herikînê û qirêjbûnê çêdibin hesab dike.
Zext û rêjeya herikîna xwarinê
Zexta ragirtinê (eger pêkan be)
Zeexta permeatê (pir caran atmosferîk)
Berxwedana membranê
TMP li gorî celebê membranê, sêwirana pergalê û şert û mercên pêvajoyê diguhere.

Guherbarên Kontrolkirinê:

3.2. TMP û Pêvajoya Ultrafîltasyonê

TMP di konsantrasyona proteîna ultrafîltrasyonê de roleke navendî dilîze, û çareseriyên proteînê di nav parzûnê re derbas dike. Divê zext têra xwe bilind be ku li hember berxwedana parzûnê û her materyalê kombûyî serbikeve, lê ne ewqas bilind be ku qirêjbûnê bilezîne.

Bandora Vîskozîteya Çareserî û Têkeliya Proteînê

Vîskozîteya çareseriyên proteînê:Vîskozîteya bilind berxwedana herikînê zêde dike, ji bo parastina heman herikîna permeatê TMP-ya bilindtir hewce dike. Mînakî, zêdekirina glîserolê li xwarinê an xebitandina bi proteînên konsantrekirî vîskozîteyê û bi vî rengî TMP-ya xebitandinê ya pêwîst zêde dike.
Têkeliya proteînê:Her ku di qonaxa konsantrasyona ultrafîltrasyonê de konsantrasyon zêde dibe, vîskozîteya çareseriyê zêde dibe, TMP zêde dibe, û xetera qirêjbûna parzûnê an jî polarîzasyona konsantrasyonê zêde dibe.
Qanûna Darcy:TMP, herikîna permeatê (J), û vîskozîtî (μ) bi rêya TMP = J × μ × R_m (berxwedana parzûnê) ve girêdayî ne. Ji bo çareseriyên proteîna bi vîskozîteya bilind, sererastkirina baldar a TMP ji bo ultrafîltrasyona bi bandor girîng e.

Mînak:

Ultrafîltasyona çareseriyên antîkorên tîr hewceyê rêveberiya TMP-ya baldar e da ku pêşî li vîskozîteya zêde bibe.
PEGîlasyon an guhertinên din ên proteînê têkiliya bi membranê re diguherînin, bandorê li TMP-ya ku ji bo herikîna xwestî hewce ye dikin.

3.3. Çavdêrîkirin û Çêtirkirina TMP

Parastina TMP di nav derêjeya zexta transmembranî ya normalji bo performansa membrana ultrafîltrasyonê ya stabîl û kalîteya hilberê pir girîng e. Bi demê re, her ku ultrafîltrasyon pêşve diçe, polarîzasyona konsantrasyonê û qirêjbûn dikarin bibin sedema bilindbûna TMP, carinan bi lez.

Rêbazên Çavdêriyê:

Çavdêriya demrast:TMP bi rêya ketinê, retentate, û permeate tê şopandin.veguhezkarên zextê.
Spektroskopiya Raman:Ji bo çavdêriya bêserûber a giraniya proteîn û pêkhateyên alîkar tê bikar anîn, kontrola TMP-ya adapteyî di dema ultrafîltrasyon û diafîltrasyonê de hêsan dike.
Kontrola pêşketî:Fîlterên Kalman ên Berfirehkirî (EKF) dikarin daneyên sensorê pêvajo bikin, û TMP-ê bixweber rast bikin da ku ji qirêjiya zêde dûr bikevin.
TMP-ya destpêkê di nav rêza normal de bicîh bikin:Ne pir nizm e ji bo kêmkirina herikînê, ne pir zêde ye ji bo rêgirtina li qirêjbûna bilez.
TMP-ê bi zêdebûna vîskozîteyê verast bike:Di qonaxa konsantrasyona ultrafîltrasyonê de, tenê li gorî pêwîstiyê TMP-ê gav bi gav zêde bikin.
Kontrolkirina herikîna xwarinê û pH:Zêdekirina herikîna xwarinê an kêmkirina TMP polarîzasyona konsantrasyonê û qirêjbûnê kêm dike.
Paqijkirin û guhertina membranê:TMP-yên bilindtir bi paqijkirina pirtir û temenê temenê membranê yê kêmtir ve girêdayî ne.

Stratejiyên Çêtirkirinê:

Mînak:

Qirêjbûna korozyonê di xetên hilberandina proteînê de dibe sedema zêdebûna TMP û kêmbûna herikînê, ku ji bo vegerandina xebata normal paqijkirina an guheztina perdeyê hewce dike.
Pêşdermankirina enzîmatîk (mînak, lêzêdekirina pektinazê) dikare di dema ultrafiltrasyona proteîna tovê repê ya vîskozîteya bilind de TMP kêm bike û temenê membranê dirêj bike.

3.4. TMP di Sîstemên TFF de

Parzûna herikîna tanjensî (transversal) (TFF) bi rêya kanalîzekirina çareseriya xwarinê li seranserê membranê dixebite ne ku rasterast di nav wê re derbas bibe, û bandorek girîng li ser dînamîkên TMP dike.

Rêzikname û Balansa TMP

Zexta transmembranî ya TFF (TFF TMP):Bi kontrolkirina hem rêjeya herikîna xwarinê û hem jî zexta pompê ve tê birêvebirin da ku ji TMP-ya zêde dûr bikeve û di heman demê de herikîna permeatê herî zêde bibe.
Parametreyên çêtirînkirinê:Zêdekirina herikîna xwarinê depoya proteînan a herêmî kêm dike, TMP stabîl dike, û qirêjbûna membranê kêm dike.
Modelkirina hesabkerî:Modelên CFD TFF TMP ji bo vegerandina herî zêde ya hilberê, paqijî û berhemdariyê pêşbînî dikin û çêtir dikin - bi taybetî ji bo pêvajoyên wekî mRNA an jî îzolekirina vezîkulên derveyî hucreyê girîng e.

Mînak:

Di pêvajoya biyolojîk de, TFF TMP ya çêtirîn bêyî hilweşandinê ji %70 zêdetir vegerandina mRNAyê dide, ku ji rêbazên ultrasantrifûjkirinê çêtir e.
Kontrola TMP ya adapteyî, ku ji hêla modelên matematîkî û bersiva sensoran ve tê agahdarkirin, frekansa guheztina membranê kêm dike û temenê membranê bi rêya kêmkirina qirêjbûnê dirêj dike.

Xalên sereke:

Ji bo parastina karîgeriya pêvajoyê, herikîn û tenduristiya membranê, divê zexta transmembranî ya TMP di TFF de bi awayekî çalak were birêvebirin.
Optimîzasyona sîstematîk a TMP lêçûnên xebitandinê kêm dike, piştgiriyê dide vejandina hilberê bi paqijiya bilind, û temenê membranê di ultrafiltration proteîn û pêvajoyên têkildar de dirêj dike.

Çavdêrîkirin û Pîvandina Têkeliyên Proteînên Bilind

Mekanîzmayên Qirêjbûnê û Têkiliya Wan bi Vîskozîteyê re

Rêyên sereke yên qirêjbûnê di Ultrafîltrasyona Proteînê de

Ultrafîltrasyona proteînê ji hêla çend rêyên qirêjbûnê yên cihêreng ve tê bandorkirin:

Qirêjiya Korozyonê:Dema ku berhemên korozyonê - bi gelemperî oksîdên hesin - li ser rûyên membranê kom dibin çêdibe. Ev herikînê kêm dikin û bi ajanên paqijkirina kîmyewî yên standard zehmet têne rakirin. Qirêjiya korozyonê dibe sedema windabûna domdar a performansa membranê û bi demê re frekansa guheztina membranê zêde dike. Bandora wê bi taybetî li ser membranên PVDF û PES ên ku di dermankirina avê û sepanên proteînê de têne bikar anîn giran e.

Qirêjiya organîk:Bi giranî ji hêla proteînên wekî albûmîna seruma ga (BSA) ve tê çalak kirin, û dibe ku di hebûna organîkên din ên wekî polîsakarîd (mînak, sodyûm algînat) de zêde bibe. Mekanîzmayan adsorbsiyona li ser kunên parzûnê, girtina kunan, û avakirina qatek kekê vedihewîne. Bandorên sînerjîk dema ku gelek pêkhateyên organîk hene çêdibin, û pergalên qirêjiya tevlihev ji xwarinên yek-proteîn bêtir qirêjiyê dijîn.

Polarîzasyona Konsantrasyonê:Her ku ultrafîltrekirin pêşve diçe, proteînên mayî li nêzîkî rûyê parzûnê kom dibin, û konsantrasyona herêmî û vîskozîteya wê zêde dikin. Ev yek çînek polarîzasyonê diafirîne ku meyla qirêjbûnê zêde dike û herikînê kêm dike. Pêvajo bi pêşveçûna qonaxa konsantrasyona ultrafîltrekirinê leztir dibe, ku rasterast ji hêla zexta transmembranê û dînamîkên herikînê ve tê bandor kirin.

Qirêjiya Koloîdal û Têkel-Foulant:Maddeya koloîdî (mînak, silîka, mîneralên neorganîk) dibe ku bi proteînan re têkilî dayne, tebeqeyên tevlihev ên kombûyî çêbike ku qirêjbûna membranê zêde dike. Mînakî, hebûna silîkaya koloîdî rêjeyên herikînê bi girîngî kêm dike, nemaze dema ku bi madeya organîk re an jî di bin şert û mercên pH-ya nebaş de têkel dibe.

Bandora Vîskozîteya Çareseriyê li ser Pêşveçûna Qirêjbûnê

Vîskozîteya çareseriyên proteînê bandorek mezin li ser kînetîka qirêjbûnê û zexmbûna membranê dike:

Qirêjiya bilez:Vîskozîteya çareseriya proteînê ya bilindtir berxwedana li hember veguheztina paşve ya madeyên çareserkirî zêde dike, û çêbûna qata kekê zûtir dike. Ev yek zexta transmembranê (TMP) zêde dike, û pêçandina membranê û qirêjbûnê zûtir dike.

Bandorên Pêkhatina Çareserî:Cureyê proteînê vîskozîteyê diguherîne; proteînên globular (mînak, BSA) û proteînên dirêjkirî di warê herikîn û polarîzasyonê de bi awayên cûda tevdigerin. Zêdekirina pêkhateyên wekî polîsakarîd an glîserol vîskozîteyê bi girîngî zêde dike, û qirêjbûnê pêş dixe. Lêzêdekirin û kombûna proteînê di rêjeyên bilind de rêjeya girtina membranan bêtir zêde dike, rasterast hem herikîn û hem jî temenê membranê kêm dike.

Encamên Operasyonê:Vîskozîteya bilindtir ji bo domandina rêjeyên fîltrekirinê di pêvajoyên fîltrekirina herikîna transversal de TMP-ya zêdetir hewce dike. Demdirêj rûbirûbûna bi TMP-ya bilind re qirêjiya bêveger zêde dike, ku pir caran paqijkirina membranê ya pir caran an jî guheztina membranê ya zûtir hewce dike.

Rola Taybetmendiyên Xwarinê

Taybetmendiyên xwarinê - bi taybetî taybetmendiyên proteîn û kîmyaya avê - giraniya qirêjbûnê diyar dikin:

Mezinahî û Belavkirina Proteînê:Proteînên mezintir an jî kombûyî meyla wan a girtina poran û kombûna kekê mezintir e, û di dema konsantrasyona proteîna ultrafîltrasyonê de meylên vîskozîtî û zexmbûnê zêde dikin.

pH:pH-ya bilindkirî dûrketina elektrostatîk zêde dike, rê li ber kombûna proteînan li nêzîkî parzûnê digire, bi vî awayî qirêjbûnê kêm dike. Berevajî vê, şert û mercên asîdî dûrketinê kêm dikin, nemaze ji bo silîkaya koloîdî, qirêjbûna parzûnê zêde dikin û rêjeyên herikînê kêm dikin.

Germî:Germahiya pêvajoyê ya nizm bi gelemperî enerjiya kînetîk kêm dike, ku ev dikare rêjeyên qirêjbûnê hêdî bike lê di heman demê de vîskozîteya çareseriyê jî zêde bike. Germahiya bilind qirêjbûnê zûtir dike lê di heman demê de dibe ku bandora paqijkirinê jî zêde bike.

Maddeya Koloîdî/Neorganîk:Hebûna silîkaya koloîdî an metalan qirêjbûnê zêde dike, nemaze di bin şert û mercên asîdî de. Perçeyên silîkayê vîskozîteya giştî ya çareseriyê zêde dikin û poran bi awayekî fîzîkî digirin, ku konsantrasyona ultrafîltrasyonê kêmtir bikêr dike û temenê giştî yê membranê û performansa wê kêm dike.

Pêkhateya Îyonîk:Zêdekirina hin cureyên îyonîk (Na⁺, Zn²⁺, K⁺) dikare bi guhertina hêzên elektrostatîk û hîdrasyonê yên di navbera proteîn û membranan de qirêjbûnê kêm bike. Lêbelê, îyonên mîna Ca²⁺ pir caran kombûnê pêş dixin û potansiyela qirêjbûnê zêde dikin.

Mînak:

Di dema parzûnkirina herikîna transversal de, xwarinek ku bi proteînên giraniya molekulî ya bilind dewlemend e û viskozîteya bilind e, dê bi lez kêmbûna herikînê bibîne, û rûtînên paqijkirin û guheztinê zêde bibin.
Dema ku ava xwarinê silîkaya koloidî dihewîne û asîdî dibe, kombûn û çêbûna silîkayê zêde dibe, rêjeyên qirêjbûnê pir zêde dike û performansa membranê kêm dike.

Bi kurtasî, têgihîştina têkiliya di navbera vîskozîteya çareseriyê, celebên qirêjbûnê, û taybetmendiyên xwarinê de ji bo baştirkirina konsantrasyona ultrafîltrasyonê, kêmkirina qirêjbûna membranê, û zêdekirina temenê membranê girîng e.

Polarîzasyona Konsantrasyonê û Rêvebiriya Wê

Polarîzasyona Konsantrasyonê çi ye?

Polarîzasyona komkirinê, kombûna herêmî ya madeyên çareserkirî yên mayî - wek proteîn - li ser rûbera parzûn/çareseriyê di dema ultrafîltrasyonê de ye. Di çarçoveya çareseriyên proteînê de, dema ku şilek li hember parzûna nîv-derbasbar diherike, proteînên ku ji hêla parzûnê ve têne redkirin, meyla wan heye ku di tebeqeyek sînor a zirav a li kêleka rûyê de kom bibin. Ev kombûn dibe sedema gradyana komkirinê ya dijwar: konsantrasyona proteînê ya bilind li rastê parzûnê, di çareseriya girseyî de pir kêmtir. Ev diyarde berevajî ye û ji hêla hêzên hîdrodînamîk ve tê rêvebirin. Ew berevajî qirêjiya parzûnê ye, ku tê de danîn an adsorpsiyona mayîndetir di hundurê an li ser parzûnê de heye.

Çawa Polarîzasyona Konsantrasyonê Vîskozîtî û Qirêjiyê Zêde Dike

Li ser rûyê parzûnê, kombûna berdewam a proteînan çînek sînor çêdike ku konsantrasyona madeyên çareserkirî yên herêmî zêde dike. Ev du bandorên girîng hene:

Zêdebûna Herêmî ya Vîskozîteyê:Her ku rêjeya proteînê li nêzîkî parzûnê zêde dibe, vîskozîteya çareseriya proteînê di vê mîkroherêmê de jî zêde dibe. Vîskozîteya bilind veguheztina paşve ya madeyê ji parzûnê dûr dixe, gradyana kombûnê bêtir bilind dike û xeleka paşvegerê ya berxwedana li hember herikînê zêde dike diafirîne. Ev dibe sedema kêmbûna herikîna permeatê û hewcedariya enerjiyê ya bilindtir ji bo fîltrekirina berdewam.

Hêsankirina qirêjbûna membranê:Zêdebûna rêjeya proteînê li nêzîkî parzûnê îhtîmala kombûna proteînê û di hin pergalan de, çêbûna qatek jel zêde dike. Ev qat kunên parzûnê digire û berxwedana li hember herikînê bêtir zêde dike. Şert û mercên weha ji bo destpêkirina qirêjbûna bêveger guncaw in, ku tê de kombûnên proteînê û nepakî bi fîzîkî an kîmyayî bi matrîksa parzûnê ve girêdidin.

Wênekirina ceribandinî (mînak, mîkroskopiya elektronê) kombûna bilez a komên proteînên bi mezinahiya nanoyê li perdeyê piştrast dike, ku heke mîhengên xebitandinê bi rêkûpêk neyên birêvebirin, dikarin bibin depoyên girîng.

Stratejiyên ji bo Kêmkirina Polarîzasyona Konsantrasyonê

Birêvebirina polarîzasyona konsantrasyonê di konsantrasyona proteîna ultrafîltrasyonê an jî filtrasyona herikîna transversal de nêzîkatiyek dualî hewce dike: sererastkirina hîdrodînamîkê û mîhengkirina parametreyên xebitandinê.

Optimîzasyona Leza Herikîna Xaçerê:
Zêdekirina leza herikîna xaçerêyî herikîna tangensiyal li seranserê perdeyê zêde dike, şikestinê pêş dixe û tebeqeya sînorê konsantrasyonê zirav dike. Şikestina bihêztir proteînên kombûyî ji rûyê perdeyê dûr dixe, hem polarîzasyon û hem jî xetera qirêjbûnê kêm dike. Mînakî, karanîna tevlihevkerên statîk an jî danasîna sparkirina gazê tebeqeya çareserkirî têk dide, bi taybetî herikîna permeatê û karîgeriya di pêvajoya parzûna herikîna xaçerêyî de baştir dike.

Guhertina Parametreyên Operasyonel:

Zexta Transmembranî (TMP):TMP cudahiya zextê li seranserê parzûnê û hêza ajotinê ya ultrafîltrasyonê ye. Lêbelê, bilindkirina TMP-ê ji bo lezandina fîltrasyonê dikare bi zêdekirina polarîzasyona konsantrasyonê berevajî bibe. Pabendbûna bi rêjeya zexta normal a transmembranê - ne derbasbûna ji sînorên ku ji bo ultrafîltrasyona proteînê hatine destnîşankirin - dibe alîkar ku pêşî li kombûna zêde ya madeyên çareserkirî û zêdebûna têkildar a vîskozîteya herêmî bigire.

Rêjeya Birînê:Rêjeya birînê, fonksiyoneke leza herikîna xaçerêyî û sêwirana kanalê ye, di dînamîkên veguhastina madeyê de roleke navendî dilîze. Birîna bilind çîna polarîzasyonê zirav û mobîl dihêle, û dihêle ku herêma kêm-madeya birînê ya nêzîkî parzûnê pir caran were nûkirin. Zêdebûna rêjeya birînê dema ku proteîn ji bo kombûnê hewce ne kêm dike û zêdebûna vîskozîteyê li ser rûbera têkiliyê kêm dike.

Taybetmendiyên Xwarinê:Sererastkirina taybetmendiyên çareseriya proteînê ya hatî - wek kêmkirina vîskozîteya çareseriya proteînê, kêmkirina naveroka agregatê, an kontrolkirina pH û hêza iyonîk - dikare bibe alîkar ku rêjeya û bandora polarîzasyona konsantrasyonê kêm bike. Guhertinên pêşdermankirina xwarinê û formulasyonê dikarin performansa membrana ultrafîltrasyonê baştir bikin û temenê membranê dirêj bikin bi kêmkirina pirbûna paqijkirina membranê.

Nimûneya Serlêdanê:
Kargehek ku ji bo komkirina antîkorên monoklonal fîltrekirina herikîna tangential (TFF) bikar tîne, leza herikîna xaçerêyî ya bi baldarî çêtirînkirî bikar tîne û TMP di pencereyek hişk de diparêze. Bi vê yekê, operator polarîzasyona komkirinê û qirêjbûna membranê kêm dikin, hem frekansa guheztina membranê û hem jî çerxên paqijkirinê kêm dikin - rasterast lêçûnên xebitandinê kêm dikin û hilberîna hilberê baştir dikin.

Rêzkirin û çavdêriya guncaw a van guherbaran - tevî pîvandina vîskozîteya çareseriya proteînê ya di wextê rast de - ji bo baştirkirina performansa konsantrasyona ultrafîltrasyonê û kêmkirina bandorên neyînî yên têkildarî polarîzasyona konsantrasyonê di pêvajoya proteînê de bingehîn in.

Çêtirkirina Ultrafîltasyonê ji bo Çareseriyên Proteînên Vîkozîteya Bilind

6.1. Baştirîn Pratîkên Operasyonel

Parastina performansa ultrafîltrasyonê ya çêtirîn bi çareseriyên proteîna bi vîskozîteya bilind re hevsengiyek nazik di navbera zexta transmembranê (TMP), giraniya proteînê û vîskozîteya çareseriyê de hewce dike. TMP - cudahiya zextê li seranserê parzûnê - rasterast bandorê li rêjeya giraniya proteîna ultrafîltrasyonê û asta qirêjbûna parzûnê dike. Dema ku çareseriyên vîskoz ên wekî antîkorên monoklonal an proteînên serumê yên bi giraniya bilind têne hilberandin, her zêdebûnek zêde ya TMP dibe ku di destpêkê de herikînê zêde bike, lê di heman demê de qirêjbûn û kombûna proteînê li ser rûyê parzûnê bi lez zûtir dike. Ev dibe sedema pêvajoyek fîltrasyonê ya têkçûyî û nearam, ku ji hêla lêkolînên wênekirinê ve tê piştrast kirin ku qatên proteîna tîr ên ku di TMP-ya bilind û giraniya proteînê ya li jor 200 mg/mL de çêdibin nîşan didin.

Rêbaza çêtirîn ev e ku sîstem nêzîkî TMP-ya krîtîk were xebitandin, lê ne ku ji wê derbas bibe. Di vê nuqteyê de, hilberîn herî zêde dibe lê xetera qirêjbûna bêveger kêm dimîne. Ji bo vîskozîteyên pir bilind, vedîtinên dawî pêşniyar dikin ku TMP were kêmkirin û di heman demê de herikîna xwarinê (fîltrekirina herikîna transversal) were zêdekirin da ku ji bo kêmkirina polarîzasyona konsantrasyonê û depoya proteînê bibe alîkar. Mînakî, lêkolînên li ser konsantrasyona proteîna Fc-fusion nîşan didin ku mîhengên TMP-ya kêmtir dibin alîkar ku herikîna stabîl were parastin di heman demê de windabûna hilberê kêm dike.

Zêdebûneke gav bi gav û rêbazî ya di konsantrasyona proteînê de di dema ultrafîltrasyonê de pir girîng e. Gavên ji nişka ve yên konsantrasyonê dikarin çareseriyê pir zû bixin nav rejîmeke vîskozîteya bilind, ku hem xetereyên kombûnê û hem jî giraniya qirêjbûnê zêde dike. Di şûna wê de, bilindkirina asta proteînê gav bi gav dihêle ku parametreyên pêvajoyê yên wekî TMP, leza herikîna xaçerêyî, û pH bi paralel werin sererast kirin, ku dibe alîkar ku aramiya pergalê were parastin. Lêkolînên dozên ultrafîltrasyona enzîmê piştrast dikin ku parastina zextên xebitandinê yên kêmtir di van qonaxan de zêdebûnek kontrolkirî ya konsantrasyonê misoger dike, kêmbûna herikînê kêm dike û di heman demê de yekparebûna hilberê diparêze.

6.2. Frekansa Guhertina Membranê û Parastin

Rêjeya guhertina membranê di ultrafîltrasyonê de bi nîşaneyên qirêjbûn û kêmbûna herikînê ve girêdayî ye. Li şûna ku tenê wekî nîşaneyek dawiya jiyanê li ser kêmbûna herikîna nisbî bisekine, şopandina berxwedana qirêjbûnê ya taybetî - pîvanek hejmarî ku berxwedana ji hêla materyalê berhevkirî ve tê ferz kirin temsîl dike - pêbawertir derketiye, nemaze di xwarinên proteîna tevlihev an proteîn-polîsakarîd de, ku qirêjbûn dikare zûtir û bi tundî çêbibe.

Çavdêrîkirina nîşaneyên qirêjbûnê yên din jî girîng e. Nîşanên berbiçav ên çêbûna rûberê, herikîna neyeksan a permeatê, an zêdebûna domdar a TMP (tevî paqijkirinê) hemî nîşanên hişyariyê yên qirêjbûna pêşkeftî ne ku beriya têkçûna membranê ne. Teknîkên wekî şopandina endeksa qirêjbûna guhertî (MFI-UF) û girêdana wê bi performansa membranê re, rê dide plansazkirina pêşbînîkirî ya guhertinê li şûna guhertinên reaktîf, bi vî rengî dema bêhnvedanê kêm dike û lêçûnên lênêrînê kontrol dike.

Yekparçebûna membranê ne tenê ji ber kombûna qirêjiya organîk, lê di heman demê de ji ber korozyonê jî, bi taybetî di pêvajoyên ku di pH-ya zêde de an jî bi rêjeyên xwê yên bilind dixebitin, tê xirabkirin. Ji bo birêvebirina hem korozyonê û hem jî kombûna qirêjiyê, divê vekolînên birêkûpêk û rûtînên paqijkirina kîmyewî werin danîn. Dema ku qirêjiya têkildarî korozyonê tê dîtin, divê pirbûna paqijkirina membranê û navberên guheztinê werin sererast kirin da ku temenê membranê yê domdar û performansa membrana ultrafîltrasyonê ya domdar were misoger kirin. Parastina birêkûpêk û birêkûpêk ji bo kêmkirina bandora van pirsgirêkan û dirêjkirina xebata bi bandor girîng e.

6.3. Kontrola Pêvajoyê û Pîvandina Vîskozîteya Navxînî

Pîvandina rast û di wextê rast de ya vîskozîteya çareseriya proteînê ji bo kontrola pêvajoyê di ultrafîltrasyonê de girîng e, nemaze dema ku konsantrasyon û vîskozîtî zêde dibin. Sîstemên pîvandina vîskozîteya di rêzê de çavdêriya domdar peyda dikin, rê didin bersiva tavilê û rê didin sererastkirinên dînamîk ên parametreyên pergalê.

Teknolojiyên derketî pîvandina vîskozîteya çareseriya proteînê guhertiye:

Spektroskopiya Raman bi Fîlterkirina KalmanAnalîza Raman a demrast, ku ji hêla fîlterên Kalman ên berfireh ve tê piştgirî kirin, şopandina bihêz a konsantrasyona proteîn û pêkhateya tamponê gengaz dike. Ev rêbaz hesasiyet û rastbûnê zêde dike, û piştgirî dide otomatîkkirina pêvajoyê ji bo konsantrasyona ultrafîltrasyon û diafîltrasyonê.

Vîskometrîya Kapîlar a Kînematîk a OtomatîkEv teknoloji bi karanîna dîtina komputerê, bixweber vîskozîteya çareseriyê dipîve, xeletiyên destan derbas dike û çavdêriya dubarekirî û piralî li seranserê gelek herikên pêvajoyê pêşkêş dike. Ew ji bo hem formulasyonên proteîna standard û hem jî yên tevlihev hatiye pejirandin û di qonaxa konsantrasyona ultrafîltrasyonê de destwerdanê kêm dike.

Amûrên Reolojiya MîkrofluîdîkSîstemên mîkrofluîdîk profîlên reolojîk ên berfireh û berdewam peyda dikin, hetta ji bo çareseriyên proteînên ne-Newtonî, bi vîskozîteya bilind. Ev bi taybetî di çêkirina dermanan de, piştgirîkirina stratejiyên teknolojiya analîtîk a pêvajoyê (PAT) û entegrasyonê bi lûpên bersivê re, bi qîmet in.

Kontrolkirina pêvajoyê bi karanîna van amûran rê dide pêkanîna çerxên bersivê ji bo sererastkirina TMP, rêjeya xwarinê, an leza herikîna xaçerêyî di dema rast de li gorî guhertinên vîskozîteyê. Mînakî, heke hesaskirina di rêzê de zêdebûnek ji nişka ve ya vîskozîteyê tespît bike (ji ber zêdebûna konsantrasyonê an kombûnê), TMP dikare bixweber were kêmkirin an leza herikîna xaçerêyî were zêdekirin da ku destpêkirina polarîzasyona konsantrasyonê di ultrafîltrasyonê de sînordar bike. Ev rêbaz ne tenê temenê membranê dirêj dike, lê di heman demê de bi rêvebirina faktorên ku bandorê li vîskozîteya çareseriyên proteînê dikin bi awayekî dînamîk kalîteya hilberê ya domdar piştgirî dike.

Hilbijartina teknolojiya çavdêriya vîskozîteyê ya herî guncaw bi hewcedariyên taybetî yên serîlêdana ultrafîltrasyonê ve girêdayî ye, di nav de rêjeya vîskozîteya bendewar, tevliheviya formulasyona proteînê, hewcedariyên entegrasyonê û lêçûn. Van pêşketinên di çavdêriya rast-dem û kontrola pêvajoya dînamîk de şiyana çêtirînkirina ultrafîltrasyonê ji bo çareseriyên proteîna vîskozîteya bilind bi girîngî baştir kirine, hem aramiya xebitandinê û hem jî hilberîna hilberê ya bilind misoger dikin.

Pirsgirêkên Çareserkirinê û Pirsgirêkên Hevpar di Ultrafîltasyona Proteînê de

7.1. Nîşane, Sedem û Çareserkirin

Zêdebûna Zexta Transmembranê

Zêdebûna zexta transmembranê (TMP) di dema ultrafîltrasyonê de nîşan dide ku berxwedana li seranserê membranê zêde dibe. Bandorên zexta transmembranê li ser ultrafîltrasyonê rasterast in: rêjeya zexta transmembranê ya normal bi gelemperî bi pêvajoyê ve girêdayî ye, lê zêdebûna domdar lêkolîn heq dike. Du sedemên hevpar derdikevin pêş:

Vîskozîteya bilindtir a çareseriya proteînê:Her ku vîskozîteya çareseriyên proteînê zêde dibe - bi gelemperî di dendika proteîna ultrafîltrasyonê ya bilind de - zexta ku ji bo herikînê hewce ye zêde dibe. Ev di qonaxên dendika dawîn û diafîltrasyonê de tê dîtin ku çareserî herî vîskoz in.
Qirêjbûna membranê:Qirêjiyên wekî kombûnên proteîn an jî tevliheviyên polîsakarîd-proteîn dikarin li kunên perdeyê bizeliqin an jî wan asteng bikin, û di encamê de TMP bi lez zêde dibe.

Çareseriyên:

TMP kêm bike û herikîna xwarinê zêde bikeKêmkirina TMP di heman demê de zêdekirina leza xwarinê polarîzasyona konsantrasyonê û çêbûna qata jel kêm dike, û herikîna stabîl pêş dixe.
Paqijkirina membranê ya birêkûpêkJi bo rakirina qirêjiyên kombûyî frekanseke paqijkirina perdeyê ya çêtirîn destnîşan bikin. Piştî paqijkirinê bi rêya pîvandina vîskozîteya çareseriya proteînê bandorkeriyê bişopînin.
Membranên pîr biguherîninHeke paqijkirin têrê neke an jî temenê membranê bigihêje temenê wê, dibe ku pirbûna guhertina membranê zêde bibe.

Rêjeya Herikîna Kêmbûyî: Dara Teşhîsê

Kêmbûna domdar a herikînê di qonaxa konsantrasyona ultrafîltrasyonê de fikarên hilberînê nîşan dide. Vê rêbaza teşhîsê bişopînin:

TMP û vîskozîteyê bişopîne:Eger her du jî zêde bûn, ji bo qirêjî an hebûna qata jel kontrol bikin.
Pêkhateya xwarinê û pH-ê kontrol bikin:Guhertinên li vir dikarin vîskozîteya çareseriyên proteînê biguherînin û qirêjbûnê pêşve bibin.
Performansa membranê binirxînin:Kêmkirina herikîna permeatê tevî paqijkirinê nîşana zirara muhtemel a perdeyê an qirêjbûna bêveger e.

Çareserî:

Ji bo kêmkirina qirêjî û polarîzasyona konsantrasyonê di ultrafîltrasyonê de, germahî, pH, û hêza iyonîk a di xwarinê de çêtirîn bikin.
Modulên membranê yên ku rûyê wan hatiye guherandin an jî yên ku dizivirin bikar bînin da ku tebeqeyên jel têk bibin û herikînê sererast bikin.
Ji bo pêşbînîkirina guhertinên ku bandorê li herikînê dikin, pîvandina vîskozîteya çareseriya proteînê ya rûtîn pêk bînin.

Qirêjbûna Bilez an Çêbûna Qata Jelê

Pêkhatina bilez a qata jel ji ber polarîzasyona zêde ya konsantrasyonê li ser rûyê parzûnê çêdibe. Zexta transmembranê ya parzûna herikîna transversal (TFF) bi taybetî di bin şert û mercên xwarina bi vîskozîteya bilind an jî proteîna bilind de hesas e.

Stratejiyên Kêmkirina Tesîrê:

Ji bo kêmkirina girêdan û girêdana proteînan, rûyên membranên hîdrofîlîk û bi barkirina neyînî (mînak, membranên Polyvinylidene floride [PVDF]) bicîh bînin.
Berî ultrafîltasyonê, ji bo rakirina madeyên qirêjker ên zêde, xwarinê bi karanîna koagulasyon an elektrokoagulasyonê pêş-derman bikin.
Amûrên mekanîkî yên wekî modulên zivirî di pêvajoya parzûna herikîna transversal de entegre bikin da ku qalindahiya çîna kekê kêm bikin û çêbûna çîna jel dereng bixin.

7.2. Guherandina Guherbariya Xwarinê

Sîstemên ultrafîltrasyona proteînê divê li gorî guherbariya di taybetmendî an pêkhateya proteîna xwarinê de xwe biguherînin. Faktorên ku bandorê li vîskozîteya çareseriyên proteînê dikin - wekî pêkhateya tamponê, konsantrasyona proteînê, û meyla kombûnê - dikarin tevgera pergalê biguherînin.

Stratejiyên Bersivê

Çavdêriya vîskozîtî û pêkhateyê ya demrast:Ji bo tesbîtkirina bilez a guhertinên xwarinê, sensorên analîtîk ên di rêzê de (spektroskopiya Raman + fîlterkirina Kalman) bicîh bikin, ku ji rêbazên UV an IR yên kevn çêtir performansê nîşan bidin.
Kontrola pêvajoya adapteyî:Mîhengên parametreyan biguherîne (rêjeya herikînê, TMP, hilbijartina membranê) di bersiva guhertinên hatine tespîtkirin de. Bo nimûne, zêdebûna vîskozîteya çareseriya proteînê dibe ku TMP-ya kêmtir û rêjeyên birînê yên bilind hewce bike.
Hilbijartina membranê:Membranên ku mezinahiya kunan û kîmyaya rûyê wan ji bo taybetmendiyên xwarina heyî hatine çêtirkirin, bikar bînin, da ku ragirtin û herikîna proteînê hevseng bikin.
Pêş-dermankirina xwarinê:Eger guhertinên ji nişka ve di xwezaya xwarinê de qirêjbûnê bi xwe re bîne, gavên koagulasyon an fîltrekirinê li jor ultrafîltrekirinê bidin destpêkirin.

Mînak:

Di pêvajoya biyolojîk de, guheztinên tamponê an guhertinên di kombûnên antîkoran de divê bi rêya pergala kontrolê verastkirinên TMP û herikînê bidin destpêkirin.
Ji bo ultrafiltrasyona bi kromatografiyê ve girêdayî, algorîtmayên optîmîzasyona hejmarên tevahî yên tevlihevkirina adapteyî dikarin guherbarîyê kêm bikin û lêçûnên xebitandinê kêm bikin di heman demê de performansa membrana ultrafiltrasyonê biparêzin.

Şopandina birêkûpêk a pîvandina vîskozîteya çareseriya proteînê û sererastkirina tavilê ya li gorî şert û mercên pêvajoyê dibe alîkar ku konsantrasyona ultrafîltrasyonê çêtir bibe, rêjeya hilberînê were parastin, û qirêjbûna membranê û polarîzasyona konsantrasyonê kêm bibe.

Pirsên Pir tên Pirsîn

8.1. Di ultrafîltrasyona çareseriyên proteînê de rêjeya normal a zexta transmembranê çi ye?

Rêjeya zexta transmembranê ya normal (TMP) di pergalên konsantrasyona proteîna ultrafîltrasyonê de bi celebê perdeyê, sêwirana modulê û taybetmendiyên xwarinê ve girêdayî ye. Ji bo piraniya pêvajoyên ultrafîltrasyona proteînê, TMP bi gelemperî di navbera 1 û 3 bar (15-45 psi) de tê parastin. Nirxên TMP yên li jor 0.2 MPa (nêzîkî 29 psi) dikarin xetera zirara perdeyê, qirêjbûna bilez û temenê kurtkirî yê perdeyê çêbikin. Di sepanên biyomedîkî û pêvajoya biyolojîk de, TMP-ya pêşniyarkirî bi gelemperî divê ji 0.8 bar (~ 12 psi) derbas nebe da ku ji şikestina perdeyê dûr bikeve. Ji bo pêvajoyên wekî fîltrasyona herikîna transversal, mayîna di nav vê rêjeya TMP de hem berhem û hem jî yekparebûna proteînê diparêze.

8.2. Vîskozîteya çareseriyên proteînê çawa bandorê li ser performansa ultrafîltrasyonê dike?

Vîskozîteya çareseriya proteînê rasterast bandorê li ser performansa konsantrasyona ultrafîltrasyonê dike. Vîskozîteya bilind berxwedana herikînê zêde dike û TMP bilind dike, di encamê de herikîna permeatê kêm dibe û qirêjbûna membranê ya bilez çêdibe. Ev bandor bi antîkorên monoklonal an proteînên Fc-fusion di konsantrasyona bilind de diyar dibe, ku vîskozîtî ji ber têkiliyên proteîn-proteîn û bandorên bargiraniyê zêde dibe. Rêvebirin û çêtirkirina vîskozîteyê bi amûrên alîkar an dermankirinên enzîmatîk herikînê çêtir dike, qirêjiyê kêm dike, û di qonaxa konsantrasyona ultrafîltrasyonê de dihêle ku konsantrasyonên bilindtir werin bidestxistin. Çavdêrîkirina pîvandina vîskozîteya çareseriya proteînê ji bo parastina pêvajoyek bi bandor girîng e.

8.3. Polarîzasyona konsantrasyonê çi ye û çima di TFF de girîng e?

Polarîzasyona konsantrasyonê di ultrafiltrationê de kombûna proteînan li ser rûyê parzûnê ye, ku dibe sedema gradientek di navbera çareseriya girseyî û navrûya parzûnê de. Di filtrasyona herikîna transversal de, ev dibe sedema zêdebûna vîskozîteya herêmî û kêmbûna herikînê ya potansiyel a berevajî. Ger bê rêvebirin bimîne, ew dikare qirêjbûna parzûnê pêş bixe û karîgeriya pergalê kêm bike. Çareserkirina polarîzasyona konsantrasyonê di ultrafiltrationê de tê wateya çêtirkirina rêjeyên herikîna xaçerê, TMP, û hilbijartina parzûnê da ku çînek polarîzasyonê ya zirav were parastin. Kontrola rast rêjeya derbasbûnê bilind û xetera qirêjbûnê kêm dihêle.

8.4. Ez çawa biryar didim kengê membrana xwe ya ultrafîltrasyonê biguherim?

Dema ku hûn kêmbûnek berbiçav di rêjeya derbasbûnê (flux), zêdebûna domdar a TMP-ê ku paqijkirina standard nikare çareser bike, an jî qirêjiya xuya ya ku piştî paqijkirinê dimîne dibînin, membrana ultrafiltrasyonê biguherînin. Nîşaneyên din jî windabûna bijartîbûnê (têkçûna redkirina proteînên hedef wekî ku tê hêvîkirin) û nekarîna gihîştina taybetmendiyên performansê ne. Çavdêrîkirina frekansa guheztina membranê bi ceribandina herikîn û bijartî ya birêkûpêk bingeha herî zêdekirina temenê membranê di pêvajoyên konsantrasyona ultrafiltrasyona çareseriya proteînê de ye.

8.5. Ez dikarim kîjan parametreyên xebitandinê biguherînim da ku qirêjbûna proteînê di TFF de kêm bikim?

Parametreyên xebitandinê yên sereke ji bo kêmkirina qirêjbûna proteînê di parzûna herikîna transversal de ev in:

Leza herikîna xaçerêyî ya têrker biparêzin da ku kombûna proteîna herêmî kêm bikin û polarîzasyona konsantrasyonê birêve bibin.
Di nav rêjeya TMP ya pêşniyarkirî de, bi gelemperî 3-5 psi (0.2-0.35 bar), bixebitin da ku rê li ber rijandina zêde ya hilberê û zirara membranê bigirin.
Ji bo sînordarkirina qirêjiya bêveger, protokolên paqijkirina membranê yên birêkûpêk bicîh bînin.
Çareseriya xwarinê bişopîne û, ger pêwîst be, ji bo kontrolkirina vîskozîteyê pêş-tedawî bike (mînakî, bi karanîna dermankirinên enzîmatîk ên wekî pectinazê).
Ji bo mezinahiya proteîna hedef û armancên pêvajoyê, materyalên perdeyê û mezinahiyên kunan (MWCO) hilbijêrin.

Yekkirina pêş-fîltrekirina hîdrosîklonê an pêş-dermankirina enzîmatîk dikare performansa pergalê baştir bike, nemaze ji bo xwarinên bi vîskozîteya bilind. Ji bo kêmkirina qirêjiya membranê û baştirkirina qonaxa konsantrasyona ultrafîltrekirinê, pêkhateya xwarinê bi baldarî bişopînin û mîhengan bi dînamîkî rast bikin.