Protein Solution Viscosity Control in Ultrafiltration

Kulamulira kukhuthala kwa njira zoyezera mapuloteni ndikofunikira kwambiri pakukonza njira zoyezera mapuloteni m'njira ya ultrafiltration popanga mankhwala a biopharmaceutical. Kukhuthala kwakukulu kwa njira zoyezera mapuloteni—makamaka pa kuchuluka kwa mapuloteni ambiri—kumakhudza mwachindunji magwiridwe antchito a nembanemba, magwiridwe antchito, komanso zachuma pakugwiritsa ntchito kuchuluka kwa mapuloteni m'njira ya ultrafiltration. Kukhuthala kwa njira yoyezera kumawonjezeka ndi kuchuluka kwa mapuloteni chifukwa cha kuphatikizika kwa anti-body ndi kuyanjana kwa electrostatic, komwe kumawonjezera kukana kuyenda ndi kutsika kwa kuthamanga kwa magazi kudutsa nembanemba ya ultrafiltration. Izi zimapangitsa kuti madzi a peepee achepe komanso nthawi yayitali yogwirira ntchito, makamaka mu njira zoyezera madzi m'njira ya transverse flow (TFF).

Kupanikizika kwa Transmembrane (TMP), komwe kumayendetsa kufinya kwa ultramembrane, kumalumikizidwa kwambiri ndi kukhuthala. Kugwira ntchito kunja kwa kuchuluka kwa kupanikizika kwa transmembrane kumafulumizitsa kufinya kwa membrane ndikuwonjezera kuphatikizika kwa concentration - kusonkhanitsa mapuloteni pafupi ndi nembanemba komwe kumawonjezera kukhuthala kwapafupi. Kuphatikizika kwa concentration ndi kufinya kwa membrane kumapangitsa kuti ntchito ya membrane ichepe ndipo kungafupikitse moyo wa membrane ngati sikunayang'aniridwe. Ntchito yoyesera ikuwonetsa kuti kufinya kwa membrane ndi kuphatikizika kwa concentration mu ultrafiltration kumaonekera kwambiri pamitengo yapamwamba ya TMP komanso ndi ma feed ambiri okhuthala, zomwe zimapangitsa kuti kuwongolera kwa TMP nthawi yeniyeni kukhale kofunikira kuti kuwonjezere kuchuluka kwa throughput ndikuchepetsa kuchuluka kwa kuyeretsa.

Kukonza kuchuluka kwa zinthu zomwe zimalowa m'thupi pogwiritsa ntchito njira zoyezera kutentha kumafuna njira zophatikizira:

Kuyeza kukhuthala kwa mapuloteniKuwunika pafupipafupi kwa kukhuthala—pogwiritsa ntchitoma viscometer a pamzere— zimathandiza kuneneratu kuchuluka kwa kusefera ndi kuyembekezera zovuta za njira, zomwe zimathandiza kusintha mwachangu njira.
Kukonza chakudya: Kusintha pH, mphamvu ya ionic, ndi kutentha kungachepetse kukhuthala ndi kuchepetsa kuipitsidwa. Mwachitsanzo, kuwonjezera ma sodium ion kumawonjezera kukana kwa madzi pakati pa mapuloteni, kuchepetsa kusonkhana ndi kuipitsidwa, pomwe ma calcium ion nthawi zambiri amalimbikitsa kulumikiza ndi kuipitsidwa kwa mapuloteni.
Kugwiritsa ntchito zinthu zothandizira: Kuphatikiza zinthu zochepetsera kukhuthala kwa thupi mu njira zopezera mapuloteni ambiri kumathandizira kuti membrane ilowe bwino komanso kuchepetsa kuthamanga kwa transmembrane mu ultrafiltration, zomwe zimawonjezera magwiridwe antchito onse.
Mayendedwe apamwamba: Kuonjezera liwiro la kuyenda kwa madzi, kugwiritsa ntchito njira zosiyanasiyana zoyendera madzi, kapena kugwiritsa ntchito jet ya mpweya kumasokoneza zigawo zodetsa. Njirazi zimathandiza kusunga madzi olowa m'madzi ndikuchepetsa kuchuluka kwa ma nembanemba m'malo mwa kuchepetsa kupangika kwa madzi.
Kusankha ndi kuyeretsa nembanembaKusankha ma nembanemba olimba ndi mankhwala (monga SiC kapena ma thermosalient hybrids) ndikuwongolera pafupipafupi kuyeretsa ma nembanemba ndi njira zoyenera (monga kuyeretsa sodium hypochlorite) ndikofunikira kwambiri pakutalikitsa nthawi ya nembanemba ndikuchepetsa ndalama zogwirira ntchito.

Ponseponse, kuwongolera bwino kukhuthala kwa ma membrane ndi kasamalidwe ka TMP ndiye maziko a magwiridwe antchito abwino a ultrafiltration concentration, zomwe zimakhudza mwachindunji kukolola kwa zinthu, kuchuluka kwa kuyeretsa kwa membrane, komanso moyo wautali wa zinthu zodula za membrane.

Kumvetsetsa Kusakhazikika kwa Mapuloteni mu Ultrafiltration

1.1. Kodi Kukhuthala kwa Mapuloteni ndi Chiyani?

Kukhuthala kumafotokoza kukana kwa madzi kuyenda; mu njira zopezera mapuloteni, kumawonetsa kuchuluka kwa kugwedezeka kwa mamolekyulu komwe kumalepheretsa kuyenda. Chigawo cha SI cha kukhuthala ndi Pascal-second (Pa·s), koma centipoise (cP) imagwiritsidwa ntchito kwambiri pa zinthu zamoyo. Kukhuthala kumakhudza mwachindunji momwe njira zopezera mapuloteni zingapoperedwe mosavuta kapena kusefedwa popanga ndipo kumakhudza kuperekedwa kwa mankhwala, makamaka kwa mankhwala a biotherapeutics okhala ndi kuchuluka kwakukulu.

Kuchuluka kwa mapuloteni ndiye chinthu chachikulu chomwe chimayambitsa kukhuthala kwa thupi. Pamene kuchuluka kwa mapuloteni kukukwera, kuyanjana kwa mamolekyulu ndi kuchulukana kwa thupi kumawonjezeka, zomwe zimapangitsa kuti kukhuthala kukwere, nthawi zambiri mosagwirizana. Kupitirira malire enaake, kuyanjana kwa mapuloteni ndi mapuloteni kumaletsa kufalikira kwa madzi mkati mwa yankho. Mwachitsanzo, njira zotsutsana ndi ma antibodies a monoclonal zomwe zimagwiritsidwa ntchito m'mankhwala nthawi zambiri zimafika pamlingo wa kukhuthala komwe kumatsutsa jakisoni wa subcutaneous kapena kuchepetsa kuchuluka kwa kukonza.

Ma Model omwe amaneneratu kukhuthala kwa mapuloteni m'njira zosakanikirana tsopano akuphatikiza mawonekedwe a mamolekyulu ndi zizolowezi zosakanikirana. Kapangidwe ka mapuloteni—kaya ndi aatali, ozungulira, kapena okonda kusonkhana—kumakhudza kwambiri kukhuthala kwa mapuloteni pamlingo wapamwamba. Kupita patsogolo kwaposachedwa mu kuwunika kwa microfluidic kumathandiza kuyeza molondola kukhuthala kuchokera ku kuchuluka kochepa kwa zitsanzo, zomwe zimathandiza kufufuza mwachangu mapangidwe atsopano a mapuloteni.

1.2. Momwe Kukhuthala Kumasinthira Panthawi Yosambitsa Zinthu Mopitirira Muyeso

Pa nthawi ya ultrafiltration, kugawanika kwa ma concentration kumasonkhanitsa mapuloteni mwachangu pa membrane-solution interface. Izi zimapangitsa kuti ma concentration gradients azikhala otsika kwambiri ndipo zimawonjezera kukhuthala pafupi ndi membrane. Kukhuthala kwakukulu m'derali kumalepheretsa kusamutsa kwa mass ndikuchepetsa kufalikira kwa madzi.

Kugawanika kwa mphamvu ya membrane kumasiyana ndi kugawanika kwa mphamvu ya membrane. Kugawanika kwa mphamvu ya membrane kumachitika nthawi yomweyo, ndipo kumachitika mkati mwa mphindi zochepa pamene kusefa kukupita patsogolo. Poyerekeza, kugawanika kwa mphamvu ya membrane kumachitika pakapita nthawi ndipo nthawi zambiri kumaphatikizapo kuyika kosasinthika kapena kusintha kwa mankhwala pamwamba pa membrane. Kuzindikira molondola kumalola kutsata nthawi yeniyeni ya gawo la membrane, kuwonetsa kukhudzidwa kwake ndi liwiro la cross-flow ndi kuthamanga kwa transmembrane. Mwachitsanzo, kuwonjezera liwiro kapena kuchepetsa kuthamanga kwa transmembrane (TMP) kumathandiza kusokoneza gawo la viscous boundary, ndikubwezeretsa flux.

Magawo ogwirira ntchito amakhudza mwachindunji khalidwe la kukhuthala:

Kupanikizika kwa Transmembrane (TMP): TMP yapamwamba imakulitsa polarization, kukweza kukhuthala kwa malo ndikuchepetsa kutuluka kwa madzi.
Liwiro la kuyenda kwa mtanda: Kuthamanga kwambiri kumachepetsa kusonkhana, kuchepetsa kukhuthala kwa membrane.
Kuyeretsa kwa nembanemba pafupipafupi: Kuyeretsa pafupipafupi kumachepetsa kusungunuka kwa nthawi yayitali ndipo kumachepetsa kutayika kwa magwiridwe antchito komwe kumabwera chifukwa cha kukhuthala.

Magawo a ultrafiltration concentration ayenera kukonza magawo awa kuti achepetse zotsatira zoyipa za kukhuthala ndikupitirizabe kufalikira.

1.3. Makhalidwe a Mapuloteni Okhudza Kukhuthala

Kulemera kwa maselondikapangidwe kakemakamaka kudziwa kukhuthala. Mapuloteni akuluakulu komanso ovuta kwambiri kapena ma aggregates amapereka kukhuthala kwakukulu chifukwa cha kulephereka kwa kayendedwe ndi mphamvu zazikulu zapakati pa mamolekyulu. Mawonekedwe a mapuloteni amawongolera kayendedwe ka madzi—maunyolo otalikirapo kapena osakanikirana amachititsa kukana kwambiri kuposa mapuloteni ozungulira.

pHZimakhudza kwambiri mphamvu ya mapuloteni ndi kusungunuka. Kusintha pH ya yankho pafupi ndi malo oyeretsera mapuloteni kumachepetsa mphamvu yonse, kumachepetsa kukana kwa mapuloteni, komanso kumachepetsa kukhuthala kwakanthawi, zomwe zimathandiza kusefa. Mwachitsanzo, kugwiritsa ntchito ultrafiltration pafupi ndi malo oyeretsera a BSA kapena IgG kungathandize kwambiri kusankha kwa permeate flux ndi separation.

Mphamvu ya IonicZimakhudza kukhuthala kwa ma electrostatic mwa kusintha ma elekitiroma awiri ozungulira mapuloteni. Kuwonjezeka kwa mphamvu ya ionic kumawonetsa kuyanjana kwa ma electrostatic, kulimbikitsa kufalikira kwa mapuloteni kudzera mu nembanemba komanso kuonjezera chiopsezo cha kusonkhana ndi kukwera kwa ma viscous kofanana. Kusinthana pakati pa kugwira ntchito bwino kwa ma virus ndi kusankha nthawi zambiri kumadalira pa kusintha kwa mchere ndi kapangidwe ka buffer.

Zowonjezera zazing'ono zamamolekyu—monga arginine hydrochloride kapena guanidine—zingagwiritsidwe ntchito kuchepetsa kukhuthala. Zinthuzi zimasokoneza zokopa za hydrophobic kapena electrostatic, zimachepetsa kusonkhana, komanso zimawongolera kayendedwe ka madzi. Kutentha kumagwira ntchito ngati chosinthira china chowongolera; kutentha kochepa kumawonjezera kukhuthala, pomwe kutentha kowonjezera nthawi zambiri kumachepa.

Kuyeza kwa kukhuthala kwa mapuloteni kuyenera kuganizira izi:

Kugawa kulemera kwa maselo
Kapangidwe ka yankho (mchere, zowonjezera, zowonjezera)
Kusankha pH ndi dongosolo la buffer
Kukhazikitsa mphamvu ya Ionic

Zinthu izi ndizofunikira kwambiri pakukonza magwiridwe antchito a nembanemba ya ultrafiltration ndikuwonetsetsa kuti ikugwirizana nthawi zonse mu magawo onse a concentration ndi njira za TFF.

Zofunikira pa Kuchuluka kwa Mapuloteni Opangidwa ndi Ultrafiltration

Mfundo za Gawo Loyang'anira Kuchuluka kwa Kufinya kwa Ultrafiltration

Kuchuluka kwa mapuloteni a ultrafiltration kumagwira ntchito poika transmembrane pressure (TMP) kudutsa nembanemba yomwe imatha kulowa pang'onopang'ono, kuyendetsa solvent ndi solutes zazing'ono kudzera pamene akusunga mapuloteni ndi mamolekyu akuluakulu. Njirayi imagwiritsa ntchito njira yosankha kulowa motsatira kukula kwa mamolekyu, ndipo membrane's molecular weight cut-off (MWCO) imafotokoza kukula kwakukulu kwa mamolekyu omwe amadutsa. Mapuloteni opitilira MWCO amasonkhana mbali yobisika, ndikuwonjezera kuchuluka kwawo pamene kulowa m'madzi kumachotsedwa.

Gawo la ultrafiltration concentration limayang'ana kuchepetsa voliyumu ndi kukulitsa protein solution. Pamene kusefa kukupita patsogolo, kukhuthala kwa protein solution nthawi zambiri kumawonjezeka, zomwe zimakhudza flux ndi zofunikira za TMP. Mapuloteni osungidwa amatha kuyanjana wina ndi mnzake komanso ndi nembanemba, zomwe zimapangitsa kuti njira yeniyeni ikhale yovuta kuposa kupatula kukula kosavuta. Kuyanjana kwa electrostatic, kuphatikiza mapuloteni, ndi makhalidwe a yankho monga pH ndi mphamvu ya ionic zimakhudza zotsatira zosungira ndi kulekanitsa. Nthawi zina, mayendedwe otsogolera amalamulira kufalikira, makamaka m'ma nembanemba omwe ali ndi ma pores akuluakulu, zomwe zimapangitsa kuti ziyembekezo zikhale zovuta kutengera kusankha kwa MWCO [onani chidule cha kafukufuku].

Kufotokozera kwa Transverse Flow Filtration (TFF)

Kusefa kwa kayendedwe ka madzi kodutsa, komwe kumatchedwanso kuti kusefa kwa kayendedwe ka madzi kodutsa (TFF), kumayendetsa njira ya mapuloteni mozungulira pamwamba pa nembanemba. Njira imeneyi imasiyana ndi kusefa kwa madzi kopanda mpweya, komwe kayendedwe ka madzi kamakhala kolunjika ku nembanemba, kukankhira tinthu tating'onoting'ono molunjika kupita ndi kulowa mu fyuluta.

Kusiyana kwakukulu ndi zotsatira zake:

Kuletsa Kuipitsa:TFF imachepetsa kuchulukana kwa mapuloteni ndi tinthu tating'onoting'ono, tomwe timadziwika kuti mapangidwe a keke, mwa kusesa zinthu zomwe zingawonongeke kuchokera ku nembanemba nthawi zonse. Izi zimapangitsa kuti madzi alowe bwino komanso kuti azisamalidwa mosavuta.
Kusunga Mapuloteni:TFF imathandizira kuyang'anira bwino kugawanika kwa mamolekyulu omwe ali pafupi ndi nembanemba - omwe, ngati sakulamuliridwa, amatha kuchepetsa kusankha kwa kugawanika ndikuwonjezera kuipitsidwa. Kuyenda kwamphamvu kwa TFF kumachepetsa izi, kuthandiza kusunga mapuloteni ambiri komanso magwiridwe antchito a kugawanika.
Kukhazikika kwa Flux:TFF imalola kuti ntchito ikhale yayitali komanso yosinthasintha nthawi zonse, zomwe zimapangitsa kuti ntchito ikhale yogwira ntchito bwino pogwiritsa ntchito mapuloteni ambiri kapena tinthu tating'onoting'ono tomwe tili ndi mapuloteni ambiri. Mosiyana ndi zimenezi, kusefa kwa dead-end kumalepheretsedwa mwachangu ndi kuipitsa, kuchepetsa mphamvu ya mpweya komanso kumafuna njira zoyeretsera pafupipafupi.

Mitundu yapamwamba ya TFF, monga alternating tangential flow (ATF), imasokoneza kwambiri kuipitsidwa ndi kupangika kwa keke mwa kusintha kapena kusintha liwiro la tangential nthawi ndi nthawi, kutalikitsa nthawi ya fyuluta ndikuwonjezera kuchuluka kwa mapuloteni [onani chidule cha kafukufuku]. Mu makonzedwe akale komanso apamwamba a TFF, makonda ogwirira ntchito—monga TMP, liwiro la crossflow, ndi pafupipafupi poyeretsa—ayenera kusinthidwa kuti agwirizane ndi dongosolo la mapuloteni, mtundu wa nembanemba, ndi kuchuluka kwa zinthu zomwe akufuna kuti zigwire bwino ntchito ndikuchepetsa kuipitsidwa.

Kupanikizika kwa Transmembrane (TMP) mu Ultrafiltration

3.1. Kodi Kupanikizika kwa Transmembrane N'chiyani?

Kupanikizika kwa Transmembrane (TMP) ndi kusiyana kwa kuthamanga kwa magazi kudzera mu nembanemba yosefera, zomwe zimapangitsa kuti solvent ichotsedwe kuchokera mbali yodyetsera kupita mbali yozungulira. TMP ndiye mphamvu yayikulu yomwe imayambitsa njira yolekanitsira madzi mu ultrafiltration, zomwe zimathandiza kuti solvent idutse mu nembanembayo pamene ikusunga mapuloteni ndi ma macromolecule ena.

Fomula ya TMP:

Kusiyana kosavuta: TMP = P_feed − P_permeate
Njira yaukadaulo: TMP = [(P_feed + P_retentate)/2] − P_permeate
Apa, P_feed ndi mphamvu yolowera, P_retentate ndi mphamvu yotulukira mbali ya retentate, ndipo P_permeate ndi mphamvu yolowera mbali. Kuphatikiza mphamvu yolowera (kapena concentrate) kumapereka phindu lolondola kwambiri pamwamba pa nembanemba, zomwe zimapangitsa kuti mphamvu ya mpweya isinthe chifukwa cha kukana kwa madzi ndi kuipitsidwa.
Kupanikizika kwa chakudya ndi kuchuluka kwa madzi
Kupanikizika kosalekeza (ngati kuli koyenera)
Kupanikizika kofalikira (nthawi zambiri mlengalenga)
Kukana kwa nembanemba
TMP imasiyana malinga ndi mtundu wa nembanemba, kapangidwe ka dongosolo, ndi momwe ntchito ikuyendera.

Kulamulira Zosintha:

3.2. TMP ndi Njira Yosefera Kwambiri

TMP imagwira ntchito yofunika kwambiri pakupanga mapuloteni ambiri, zomwe zimapangitsa kuti mapuloteni azitha kulowa mu nembanemba. Kupanikizika kuyenera kukhala kokwanira kuti kuthetse kukana kwa nembanemba ndi zinthu zilizonse zomwe zasonkhanitsidwa koma osati kokwera kwambiri kotero kuti kumathandizira kuipitsidwa.

Mphamvu ya Kukhuthala kwa Mayankho ndi Kuchuluka kwa Mapuloteni

Kukhuthala kwa njira zopezera mapuloteni:Kukhuthala kwambiri kumawonjezera kukana kwa madzi kuyenda, zomwe zimafuna TMP yochulukirapo kuti madzi aziyenda mofanana. Mwachitsanzo, kuwonjezera glycerol ku chakudya kapena kugwiritsa ntchito mapuloteni ochulukirapo kumawonjezera kukhuthala ndipo motero TMP yogwira ntchito imafunika.
Kuchuluka kwa mapuloteni:Pamene kuchuluka kwa madzi kumawonjezeka panthawi ya kuchuluka kwa madzi mu ultrafiltration, kukhuthala kwa madzi kumawonjezeka, TMP imawonjezeka, ndipo chiopsezo cha kuipitsidwa kwa membrane kapena kugawa kwa madzi m'nthaka kumakula.
Lamulo la Darcy:TMP, permeate flux (J), ndi viscosity (μ) zimagwirizana kudzera mu TMP = J × μ × R_m (kukana kwa nembanemba). Kuti mupeze njira zothetsera mapuloteni okhala ndi kukhuthala kwakukulu, kusintha mosamala kwa TMP ndikofunikira kuti ultrafiltration ikhale yogwira mtima.

Zitsanzo:

Kusefa kwa ma antibodies ambiri kumafuna kuyang'aniridwa mosamala kwa TMP kuti athetse kukhuthala kwa ma viscous.
PEGylation kapena kusintha kwina kwa mapuloteni kumasintha momwe amagwirira ntchito ndi nembanemba, zomwe zimakhudza TMP yomwe ikufunika kuti ituluke.

3.3. Kuyang'anira ndi Kukonza TMP

Kusunga TMP mkati mwakuthamanga kwabwinobwino kwa transmembranendikofunikira kwambiri kuti nembanemba igwire bwino ntchito komanso kuti zinthu ziyende bwino. Pakapita nthawi, pamene kufalikira kwa ultrafiltration kukupita patsogolo, kugawanika kwa concentration ndi fouling kungayambitse TMP kukwera, nthawi zina mofulumira.

Machitidwe Oyang'anira:

Kuwunika nthawi yeniyeni:TMP imatsatiridwa kudzera mu cholowera, chosungira, ndi cholowera mkatizotumizira mpweya.
Raman Spectroscopy: Kufufuza kwa MagaziAmagwiritsidwa ntchito poyang'anira kuchuluka kwa mapuloteni ndi zinthu zina zomwe zimathandizira kusinthasintha kwa TMP panthawi yothira mafuta ambiri komanso kufinya madzi.
Kulamulira kwapamwamba:Ma Extended Kalman Filters (EKF) amatha kukonza deta ya sensa, ndikusinthira yokha TMP kuti isawononge kwambiri.
Khazikitsani TMP yoyambirira mkati mwa nthawi zonse:Osatsika kwambiri kuti achepetse kutuluka kwa madzi, osakhala okwera kwambiri kuti apewe kuipitsidwa mwachangu.
Sinthani TMP pamene kukhuthala kukuwonjezeka:Mu gawo la ultrafiltration concentration, onjezerani TMP pang'onopang'ono pokhapokha ngati pakufunika.
Sinthani kayendedwe ka chakudya ndi pH:Kuchulukitsa kuchuluka kwa chakudya kapena kuchepetsa TMP kumachepetsa kugawanika kwa kuchuluka kwa chakudya ndi kuipitsidwa.
Kuyeretsa ndi kusintha nembanemba:Ma TMP apamwamba amagwirizanitsidwa ndi kuyeretsa pafupipafupi komanso kuchepa kwa nthawi ya nembanemba.

Kukonza Njira Zogwirira Ntchito:

Zitsanzo:

Kuwonongeka kwa dzimbiri m'mizere yopangira mapuloteni kumabweretsa kuwonjezeka kwa TMP ndi kuchepa kwa madzi, zomwe zimafuna kutsukidwa kapena kusinthidwa kwa nembanemba kuti zibwezeretse ntchito yabwinobwino.
Chithandizo cha enzyme (monga kuwonjezera pectinase) chingachepetse TMP ndikuwonjezera moyo wa nembanemba panthawi ya kufinyidwa kwa mapuloteni a rapeseed okhala ndi kukhuthala kwakukulu.

3.4. TMP mu Machitidwe a TFF

Kusefa kwa Tangential (transverse) flow filtration (TFF) kumagwira ntchito poyendetsa njira yodyetsera kudzera mu nembanemba m'malo modutsa mwachindunji, zomwe zimakhudza kwambiri mphamvu za TMP.

Malamulo ndi Kulinganiza kwa TMP

Kupanikizika kwa transmembrane ya TFF (TFF TMP):Imayendetsedwa mwa kuwongolera kuchuluka kwa madzi oyendera komanso kuthamanga kwa madzi opopera kuti apewe kuchuluka kwa TMP komanso kukulitsa kuchuluka kwa madzi olowa m'thupi.
Kukonza magawo:Kuwonjezeka kwa kayendedwe ka chakudya kumachepetsa kuyika kwa mapuloteni m'deralo, kumalimbitsa TMP, komanso kumachepetsa kuipitsidwa kwa nembanemba.
Kuyerekeza kwa makompyuta:Ma CFD amalosera ndikuwongolera TFF TMP kuti zinthu zibwezeretsedwe bwino, zikhale zoyera, komanso kuti zinthu ziwonjezeke bwino—makamaka zofunika kwambiri pa njira monga mRNA kapena extracellular vesicle isolation.

Zitsanzo:

Mu bioprocessing, TFF TMP yabwino kwambiri imapereka >70% mRNA recovery popanda kuwonongeka, zomwe zimagwira ntchito bwino kuposa njira za ultracentrifugation.
Kuwongolera kwa TMP kosinthika, komwe kumayendetsedwa ndi ma model a masamu ndi mayankho a masensa, kumachepetsa kuchuluka kwa kusintha kwa nembanemba ndikuwonjezera moyo wa nembanemba kudzera mu kuchepetsa kuipitsidwa.

Mfundo zazikulu:

Kupanikizika kwa TMP transmembrane kuyenera kuyang'aniridwa bwino mu TFF kuti ntchito iyende bwino, kusinthasintha, komanso thanzi la nembanemba.
Kukonzekera bwino kwa TMP kumachepetsa ndalama zogwirira ntchito, kumathandiza kubwezeretsa zinthu zoyera kwambiri, komanso kumawonjezera nthawi ya moyo wa nembanemba mu ultrafiltration ya mapuloteni ndi njira zina zokhudzana nazo.

Yang'anirani ndi Kuyeza Kuchuluka kwa Mapuloteni

Njira Zoipitsa ndi Ubale Wawo ndi Kukhuthala

Njira Zazikulu Zoyipitsa mu Kufinyira Mapuloteni Mopitirira Muyeso

Kuchuluka kwa mapuloteni m'thupi kumakhudzidwa ndi njira zingapo zosiyanasiyana zochotsera poizoni:

Kuwononga Dzimbiri:Zimachitika pamene zinthu zowononga—nthawi zambiri ma iron oxides—zimasonkhana pamwamba pa nembanemba. Izi zimachepetsa kutuluka kwa madzi ndipo zimakhala zovuta kuchotsa ndi mankhwala oyeretsera. Kuipitsidwa ndi dzimbiri kumabweretsa kutayika kosalekeza kwa nembanemba ndipo kumawonjezera kuchuluka kwa ma nembanemba omwe amalowa m'malo mwake pakapita nthawi. Kukhudzidwa kwake kumakhala kwakukulu makamaka ndi nembanemba za PVDF ndi PES zomwe zimagwiritsidwa ntchito pochiza madzi ndi kugwiritsa ntchito mapuloteni.

Kuipitsa Zachilengedwe:Zimayambitsidwa kwambiri ndi mapuloteni monga bovine serum albumin (BSA), ndipo zimatha kukulitsidwa pamaso pa zinthu zina zachilengedwe monga polysaccharides (monga sodium alginate). Njira zake zimaphatikizapo kuyamwa pa pores ya membrane, kutsegula pores, ndi kupanga keke. Zotsatira za mgwirizano zimachitika pamene pali zinthu zambiri zachilengedwe, ndipo machitidwe osakanikirana amakumana ndi kuipitsidwa kwambiri kuposa chakudya cha mapuloteni amodzi.

Kugawanika kwa Kukhazikika:Pamene kusefa kwa ultrafiltration kukupita patsogolo, mapuloteni osungidwa amasonkhana pafupi ndi pamwamba pa nembanemba, zomwe zimawonjezera kuchuluka kwa membrane ndi kukhuthala kwa malo. Izi zimapangitsa kuti pakhale polarization layer yomwe imawonjezera kuipitsidwa kwa ion ndikuchepetsa kutuluka kwa flux. Njirayi imathamanga pamene gawo la ultrafiltration concentration likupita patsogolo, motsogozedwa mwachindunji ndi transmembrane pressure ndi flow dynamics.

Kuwononga kwa Colloidal ndi Mixed-Foulant:Zinthu zopangidwa ndi colloidal (monga silika, mchere wosapangidwa ndi zinthu zachilengedwe) zimatha kuyanjana ndi mapuloteni, zomwe zimapangitsa kuti pakhale zigawo zovuta zomwe zimapangitsa kuti nembanemba iwonongeke. Kupezeka kwa colloidal silica, mwachitsanzo, kumachepetsa kwambiri kuchuluka kwa madzi m'thupi, makamaka zikaphatikizidwa ndi zinthu zachilengedwe kapena pansi pa pH yocheperako.

Mphamvu ya Kukhuthala kwa Mayankho pa Kukula kwa Zonyansa

Kukhuthala kwa mapuloteni kumakhudza kwambiri kayendedwe ka fouling ndi compaction ya nembanemba:

Kuchepetsa Kuchuluka kwa Magazi:Kukhuthala kwa mapuloteni ambiri kumawonjezera kukana kwa zinthu zosungunuka zomwe zasungidwa kumbuyo, zomwe zimathandiza kupanga keke mwachangu. Izi zimakulitsa kupanikizika kwa transmembrane (TMP), zomwe zimapangitsa kuti nembanemba igwirizane mwachangu komanso kuti isakhale yosalala.

Zotsatira za Kapangidwe ka Yankho:Mtundu wa mapuloteni umasintha kukhuthala; mapuloteni ozungulira (monga BSA) ndi mapuloteni otalikira amachita mosiyana pankhani ya kuyenda ndi kugawanika. Kuwonjezera mankhwala monga polysaccharides kapena glycerol kumawonjezera kukhuthala, zomwe zimapangitsa kuti pakhale kuipitsidwa. Zowonjezera ndi kusonkhana kwa mapuloteni pamlingo wapamwamba zimawonjezeranso liwiro lomwe nembanemba zimatsekeka, zomwe zimachepetsa mwachindunji nthawi ya flux ndi nembanemba.

Zotsatira za Ntchito:Kukhuthala kwakukulu kumafuna TMP yowonjezera kuti ipitirire kusefa mu njira zosefera zodutsa. Kuwonekera nthawi yayitali ku TMP yambiri kumawonjezera kuipitsidwa kosatha, nthawi zambiri kumafuna kutsukidwa kwa nembanemba pafupipafupi kapena kusinthidwa msanga kwa nembanemba.

Udindo wa Makhalidwe a Chakudya

Makhalidwe a chakudya—monga mapuloteni ndi madzi—amadziwitsa kuopsa kwa kuipitsidwa:

Kukula ndi Kufalikira kwa Mapuloteni:Mapuloteni akuluakulu kapena osonkhanitsidwa pamodzi amakhala ndi chizolowezi chachikulu chotseka machubu ndi kusonkhanitsa makeke, zomwe zimapangitsa kuti kukhuthala ndi kukhuthala kwa machubu kukhale kwakukulu panthawi ya kuchuluka kwa mapuloteni omwe amasefedwa kwambiri.

pH:pH yokwera imawonjezera kukana kwa electrostatic, zomwe zimalepheretsa mapuloteni kuti asasonkhanitse pafupi ndi nembanemba, motero zimachepetsa kukana. Mosiyana ndi zimenezi, zinthu zokhala ndi asidi zimachepetsa kukana, makamaka pa colloidal silica, zomwe zimapangitsa kuti nembanemba isakhale yonyansa komanso kuchepetsa kuchuluka kwa madzi otuluka.

Kutentha:Kutentha kochepa nthawi zambiri kumachepetsa mphamvu ya kinetic, zomwe zingachepetse kuchuluka kwa kuipitsidwa kwa madzi komanso kumawonjezera kukhuthala kwa madzi. Kutentha kwambiri kumathandizira kuipitsidwa kwa madzi koma kungathandizenso kuyeretsa bwino.

Zinthu Zosapangidwa ndi Colloidal/Inorganic:Kupezeka kwa colloidal silica kapena zitsulo kumawonjezera kuipitsidwa, makamaka pamene asidi ali m'malo. Tinthu ta silika timawonjezera kukhuthala kwa madzi onse ndi kutsekereza ma pores, zomwe zimapangitsa kuti kuchuluka kwa madzi m'thupi kusakhale kogwira ntchito bwino komanso kuchepetsa nthawi yogwira ntchito ya nembanemba yonse.

Kapangidwe ka Ionic:Kuwonjezera mitundu ina ya ionic (Na⁺, Zn²⁺, K⁺) kungachepetse kuipitsidwa mwa kusintha mphamvu zamagetsi ndi madzi pakati pa mapuloteni ndi nembanemba. Komabe, ma ions monga Ca²⁺ nthawi zambiri amalimbikitsa kusonkhana ndikuwonjezera kuthekera kwa kuipitsidwa.

Zitsanzo:

Pa nthawi yosefera madzi oyenda mopingasa, chakudya chokhala ndi mapuloteni ambiri olemera mamolekyulu komanso kukhuthala kwakukulu chidzachepa mofulumira, kuyeretsa ndi kusintha zinthu kukukula.
Madzi odyetsera chakudya akakhala ndi colloidal silica ndipo akakhala ndi asidi, kusonkhana kwa silica ndi kuyika kwake kumawonjezeka, zomwe zimawonjezera kwambiri kuchuluka kwa kuipitsidwa ndi kuchepa kwa magwiridwe antchito a nembanemba.

Mwachidule, kumvetsetsa mgwirizano pakati pa kukhuthala kwa yankho, mitundu ya kuipitsidwa, ndi makhalidwe a chakudya ndikofunikira kwambiri kuti tiwonjezere kuchuluka kwa kufinyidwa kwa ultrafiltration, kuchepetsa kuipitsidwa kwa membrane, komanso kukulitsa moyo wa membrane.

Kugawanika kwa Kukhazikika ndi Kuyang'anira Kwake

Kodi Kugawanika kwa Kukhazikika N'chiyani?

Kugawanika kwa mphamvu ya chitsulo ndi kusonkhanitsa kwa zinthu zosungunuka zomwe zasungidwa—monga mapuloteni—pa nembanemba/njira yolumikizirana panthawi yothira madzi ambiri. Ponena za njira zothetsera mapuloteni, pamene madzi akuyenda motsutsana ndi nembanemba yomwe imalowa pang'onopang'ono, mapuloteni omwe amakanidwa ndi nembanemba nthawi zambiri amaunjikana mu gawo lochepa la malire pafupi ndi pamwamba. Kuchulukana kumeneku kumapangitsa kuti pakhale kuchuluka kwakukulu kwa mapuloteni: kuchuluka kwa mapuloteni ambiri pa nembanemba, komwe kumakhala kochepa kwambiri mu njira yothira madzi ambiri. Chochitikachi chimasinthika ndipo chimayendetsedwa ndi mphamvu za hydrodynamic. Chimasiyana ndi kuipitsidwa kwa nembanemba, komwe kumaphatikizapo kukhazikika kosatha kapena kulowetsedwa mkati kapena pa nembanemba.

Momwe Kugawanika kwa Kugawanika kwa Mitsempha Kumakhudzira Kukhuthala ndi Kufooketsa

Pamwamba pa nembanemba, kuchulukana kosalekeza kwa mapuloteni kumapanga malire omwe amawonjezera kuchuluka kwa solute m'deralo. Izi zimakhala ndi zotsatira ziwiri zofunika:

Kuwonjezeka kwa Kukhuthala kwa Malo:Pamene kuchuluka kwa mapuloteni kukukwera pafupi ndi nembanemba, kukhuthala kwa njira ya mapuloteni m'derali kumawonjezekanso. Kukhuthala kwakukulu kumalepheretsa kusuntha kwa solute kuchokera ku nembanemba, zomwe zimapangitsa kuti kuchuluka kwa madzi kuchuluke ndikupanga kuzungulira kwa kukana kwa madzi. Izi zimapangitsa kuti madzi achepetse komanso kuti mphamvu zambiri zifunike kuti munthu apitirize kusefa.

Kuthandizira Kuwonongeka kwa Membrane:Kuchuluka kwa mapuloteni pafupi ndi nembanemba kumawonjezera mwayi woti mapuloteni asonkhane ndipo, m'machitidwe ena, kupanga gawo la gel. Gawoli limalepheretsa ma pores a nembanemba ndikuwonjezera kukana kwa madzi. Zinthu zotere zimakhala zoyenera kuti pakhale kuipitsidwa kosatha, komwe mapuloteni amasonkhana ndi zinthu zodetsedwa zomwe zimamangirirana ndi nembanemba.

Kujambula zithunzi zoyeserera (monga, maikulosikopu ya ma elekitironi) kumatsimikizira kusonkhana mwachangu kwa magulu a mapuloteni ang'onoang'ono pa nembanemba, omwe amatha kukula kukhala malo ofunikira ngati malo ogwirira ntchito sakuyang'aniridwa bwino.

Njira Zochepetsera Kugawanika kwa Kuchuluka ...

Kuwongolera kugawanika kwa kuchuluka kwa mapuloteni mu kuchuluka kwa mapuloteni ofinyidwa kwambiri kapena kusefa kwa kayendedwe ka transverse kumafuna njira ziwiri: kusintha hydrodynamics ndikusintha magawo ogwirira ntchito.

Kukonza Kuthamanga kwa Mtanda:
Kukweza liwiro la kuyenda kwa madzi m'madzi kumawonjezera kuyenda kwa madzi m'madzi kudzera mu nembanemba, zomwe zimapangitsa kuti madzi achepe komanso kuchepetsa malire a madzi. Kuchetsa madzi mwamphamvu kumachotsa mapuloteni osonkhanitsidwa pamwamba pa nembanemba, zomwe zimachepetsa kugawanika kwa madzi m'madzi komanso chiopsezo cha kuipitsidwa. Mwachitsanzo, kugwiritsa ntchito makina osakaniza mpweya kapena kuyambitsa kuchepetsedwa kwa mpweya kumasokoneza gawo losungunuka, makamaka kukonza kufalikira kwa madzi m'madzi ndi kugwira ntchito bwino mu njira yosefera madzi m'madzi.

Kusintha Ma Parameter Ogwira Ntchito:

Kupanikizika kwa Transmembrane (TMP):TMP ndi kusiyana kwa kuthamanga kwa magazi kudzera mu nembanemba ndi mphamvu yoyendetsera kufinya kwa madzi. Komabe, kukankhira TMP pamwamba kuti ifulumizitse kusefa kungabwezeretse mphamvu mwa kukulitsa kufalikira kwa madzi m'thupi. Kutsatira njira yachibadwa ya kufinya kwa madzi m'thupi—osapitirira malire omwe akhazikitsidwa pa kufinya kwa madzi m'thupi—kumathandiza kupewa kusungunuka kwa madzi m'thupi mopitirira muyeso komanso kuwonjezeka kwa kukhuthala kwa madzi m'thupi.

Kuchuluka kwa Kudula:Kuchuluka kwa shear rate, komwe kumadalira liwiro la cross-flow ndi kapangidwe ka njira, kumachita gawo lalikulu pa kayendedwe ka solute. Kuchuluka kwa shear kumasunga gawo la polarization lopyapyala komanso loyenda, zomwe zimapangitsa kuti dera lomwe latha la solute pafupi ndi nembanemba lizikonzedwanso pafupipafupi. Kuwonjezeka kwa shear rate kumachepetsa nthawi yomwe mapuloteni amafunika kusonkhana ndikuchepetsa kukwera kwa viscosity pamalo olumikizirana.

Katundu wa Chakudya:Kusintha makhalidwe a yankho la mapuloteni omwe akubwera—monga kuchepetsa kukhuthala kwa yankho la mapuloteni, kuchepetsa kuchuluka kwa mapuloteni, kapena kuwongolera pH ndi mphamvu ya ayoni—kungathandize kuchepetsa kukula ndi mphamvu ya kugawanika kwa kuchuluka kwa mapuloteni. Kusintha kwa chithandizo cha chakudya chisanayambike komanso kapangidwe kake kungathandize kuti nembanemba igwire bwino ntchito komanso kukulitsa moyo wa nembanemba pochepetsa kuchuluka kwa kuyeretsa nembanemba.

Chitsanzo cha Kugwiritsa Ntchito:
Chomera chomwe chimagwiritsa ntchito njira yoyeretsera ma antibodies a monoclonal (TFF) kuti chizisunga ma antibodies a monoclonal chimagwiritsa ntchito liwiro loyenda bwino kwambiri ndikusunga TMP mkati mwa zenera lolimba. Pochita izi, ogwira ntchito amachepetsa kufalikira kwa ma concentration ndi membrane fouling, kuchepetsa kuchuluka kwa ma membrane replacement ndi cycles zoyeretsera—kuchepetsa mwachindunji ndalama zogwirira ntchito ndikuwonjezera phindu la zinthu.

Kusintha koyenera ndi kuyang'anira zinthu izi—kuphatikizapo kuyeza kukhuthala kwa mapuloteni nthawi yeniyeni—ndikofunikira kwambiri pakukweza magwiridwe antchito a ultrafiltration concentration ndikuchepetsa zotsatira zoyipa zokhudzana ndi kugawanika kwa kuchuluka kwa mapuloteni mu kukonza mapuloteni.

Kukonza Ultrafiltration kuti Mapuloteni Azigwira Ntchito Mopitirira Muyeso

6.1. Njira Zabwino Zogwirira Ntchito

Kusunga magwiridwe antchito abwino kwambiri a ultrafiltration pogwiritsa ntchito njira zoyezera mapuloteni okhala ndi kukhuthala kwakukulu kumafuna kulinganiza bwino pakati pa transmembrane pressure (TMP), kuchuluka kwa mapuloteni, ndi kukhuthala kwa yankho. TMP—kusiyana kwa kupanikizika kudutsa nembanemba—kumakhudza mwachindunji kuchuluka kwa mapuloteni okhala ndi kukhuthala kwa ultrafiltration ndi kuchuluka kwa kukhuthala kwa nembanemba. Pokonza njira zoyezera monga ma monoclonal antibodies kapena mapuloteni okhala ndi kukhuthala kwakukulu kwa seramu, kuwonjezeka kulikonse kwa TMP kungayambitse kusuntha, komanso kumathandizira kukhuthala kwa foul ndi kusonkhanitsa mapuloteni pamwamba pa nembanemba. Izi zimapangitsa kuti njira yosefera isagwire bwino ntchito komanso yosakhazikika, zomwe zatsimikiziridwa ndi kafukufuku wowonetsa zigawo za mapuloteni okhuthala zomwe zimapangidwa pa TMP yokwera komanso kuchuluka kwa mapuloteni opitilira 200 mg/mL.

Njira yabwino kwambiri ikuphatikizapo kuyendetsa dongosolo pafupi, koma osapitirira, TMP yofunika kwambiri. Pakadali pano, kupanga bwino kumawonjezeka koma chiopsezo cha kuipitsidwa kosasinthika chimakhala chochepa. Pa kukhuthala kwakukulu kwambiri, zomwe zapezeka posachedwapa zikusonyeza kuchepetsa TMP ndikuwonjezera nthawi yomweyo kuyenda kwa chakudya (transverse flow filtration) kuti zithandize kuchepetsa kugawanika kwa kuchuluka kwa mapuloteni ndi kuyika kwa mapuloteni. Mwachitsanzo, maphunziro a kuchuluka kwa mapuloteni a Fc-fusion akuwonetsa kuti makonda otsika a TMP amathandizira kusunga kusinthasintha kokhazikika pomwe amachepetsa kutayika kwa zinthu.

Kuwonjezeka pang'onopang'ono komanso mwadongosolo kwa kuchuluka kwa mapuloteni panthawi yothira kwambiri ndikofunikira kwambiri. Kuthira mwachangu kumatha kukakamiza yankholo kuti likhale ndi mphamvu zambiri mwachangu kwambiri, zomwe zimawonjezera chiopsezo cha kusonkhana komanso kuopsa kwa kuipitsidwa. M'malo mwake, kukweza pang'onopang'ono kuchuluka kwa mapuloteni kumalola kuti magawo a njira monga TMP, liwiro la kuyenda kwa madzi, ndi pH zisinthidwe nthawi imodzi, zomwe zimathandiza kusunga kukhazikika kwa dongosolo. Kafukufuku wa enzyme ultrafiltration amatsimikizira kuti kusunga kupsinjika kochepa pakugwira ntchito panthawiyi kumathandizira kuwonjezeka kolamulidwa kwa kuchuluka kwa madzi, kuchepetsa kuchepa kwa madzi pamene akuteteza umphumphu wa chinthu.

6.2. Kuchuluka kwa Kubwezeretsa Membrane ndi Kusamalira

Kuchuluka kwa kusintha kwa nembanemba mu ultrafiltration kumalumikizidwa kwambiri ndi zizindikiro za kuipitsidwa ndi kuchepa kwa madzi. M'malo mongodalira kuchepa kwa madzi ngati chizindikiro cha mapeto a moyo, kuyang'anira kukana kwa madzi—muyeso wochuluka woyimira kukana komwe kumayikidwa ndi zinthu zosonkhanitsidwa—kwakhala kodalirika kwambiri, makamaka m'zakudya zosakaniza mapuloteni kapena mapuloteni-polysaccharide, komwe kuipitsidwa kungachitike mwachangu komanso moopsa.

Kuyang'anira zizindikiro zina zoipitsa mpweya ndikofunikiranso. Zizindikiro zooneka za malo obisika pamwamba, kuyenda kosasinthasintha kwa madzi, kapena kuwonjezeka kosalekeza kwa TMP (ngakhale kuyeretsa) zonse ndi zizindikiro zochenjeza za kuipitsidwa kwapamwamba komwe kusanachitike kulephera kwa membrane. Njira monga kutsatira modified fouling index (MFI-UF) ndikuyigwirizanitsa ndi magwiridwe antchito a membrane zimathandiza kukonzekera nthawi yosinthira m'malo mosintha zomwe zimachitika, motero kuchepetsa nthawi yogwira ntchito komanso kuwongolera ndalama zokonzera.

Kukhulupirika kwa nembanemba sikungowonongeka chifukwa cha kuchuluka kwa zinthu zonyansa zachilengedwe komanso chifukwa cha dzimbiri, makamaka pazochitika zomwe zikuyenda pa pH yoopsa kapena zokhala ndi mchere wambiri. Kuwunika pafupipafupi ndi njira zotsukira mankhwala ziyenera kukhazikitsidwa kuti zithetse dzimbiri ndi kuyika kwa zinthu zonyansazo. Ngati zinthu zonyansa zokhudzana ndi dzimbiri zawonedwa, kuyeretsa nembanemba pafupipafupi komanso nthawi zina ziyenera kusinthidwa kuti zitsimikizire kuti nembanemba imakhala ndi moyo wautali komanso kuti nembanemba ikugwira ntchito bwino nthawi zonse. Kusamalira bwino komanso kokonzedwa nthawi yake ndikofunikira kuti muchepetse mavutowa ndikuwonjezera ntchito yogwira ntchito.

6.3. Kuwongolera Njira ndi Kuyeza Kukhuthala Kwamkati

Kuyeza molondola komanso nthawi yeniyeni kwa kukhuthala kwa yankho la mapuloteni ndikofunikira kwambiri pakuwongolera njira mu ultrafiltration, makamaka pamene kuchuluka ndi kukhuthala kumawonjezeka. Machitidwe oyezera kukhuthala kwa mkati amapereka kuyang'anira kosalekeza, kulola mayankho nthawi yomweyo ndikupangitsa kusintha kwamphamvu kwa magawo a dongosolo.

Ukadaulo watsopano wasintha mawonekedwe a muyeso wa kukhuthala kwa mapuloteni:

Raman Spectroscopy yokhala ndi Kalman FilteringKusanthula kwa Raman nthawi yeniyeni, kothandizidwa ndi zosefera za Kalman zokulirapo, kumathandiza kutsata bwino kuchuluka kwa mapuloteni ndi kapangidwe kake ka buffer. Njirayi imawonjezera kukhudzika ndi kulondola, kuthandizira njira yokhayo yopezera kuchuluka kwa ultrafiltration ndi difiltration.

Visometry ya Capillary Yodziyimira Yokha: Pogwiritsa ntchito masomphenya a pakompyuta, ukadaulo uwu umayesa yokha kukhuthala kwa yankho, kuthana ndi zolakwika pamanja ndikupereka kuyang'anira kobwerezabwereza komanso kochulukira m'njira zosiyanasiyana. Umatsimikiziridwa kuti umagwiritsidwa ntchito pa mapuloteni wamba komanso ovuta ndipo umachepetsa kulowererapo panthawi ya kuchuluka kwa mapuloteni m'thupi.

Zipangizo za Microfluidic Rheology: Machitidwe a microfluidic amapereka ma profiles atsatanetsatane komanso opitilira muyeso a rheological, ngakhale pa mayankho a mapuloteni osakhala a Newtonian, okhala ndi kukhuthala kwakukulu. Izi ndizofunika kwambiri popanga mankhwala, kuthandizira njira zaukadaulo wowunikira njira (PAT) komanso kuphatikiza ndi ma feedback loops.

Kuwongolera njira pogwiritsa ntchito zida izi kumathandiza kukhazikitsa ma feedback loops kuti asinthe TMP nthawi yeniyeni, kuchuluka kwa chakudya, kapena liwiro la crossflow poyankha kusintha kwa viscosity. Mwachitsanzo, ngati inline sensing yazindikira kukwera kwadzidzidzi kwa viscosity (chifukwa cha kuwonjezeka kwa concentration kapena aggregation), TMP ikhoza kuchepetsedwa yokha kapena crossflow liwiro kuti ichepetse kuyamba kwa concentration polarization mu ultrafiltration. Njirayi sikuti imangowonjezera nthawi ya membrane komanso imathandizira khalidwe la mankhwala nthawi zonse poyang'anira zinthu zomwe zimakhudza viscosity ya protein solutions modabwitsa.

Kusankha ukadaulo woyenera kwambiri wowunikira kukhuthala kumadalira zofunikira zenizeni za kugwiritsa ntchito njira yoyeretsera kukhuthala, kuphatikizapo kuchuluka kwa kukhuthala komwe kumayembekezeredwa, kusinthasintha kwa kapangidwe ka mapuloteni, zosowa zogwirizanitsa, ndi mtengo wake. Kupita patsogolo kumeneku pakuwunikira nthawi yeniyeni komanso kuwongolera njira zosinthira kwasintha kwambiri kuthekera kokonza njira yoyeretsera kukhuthala kwa mapuloteni okhala ndi kukhuthala kwakukulu, kuonetsetsa kuti magwiridwe antchito ndi zokolola zambiri.

Kuthetsa Mavuto ndi Mavuto Ofala mu Kufinya Mapuloteni

7.1. Zizindikiro, Zoyambitsa, ndi Machiritso

Kuwonjezeka kwa Kupanikizika kwa Transmembrane

Kukwera kwa kuthamanga kwa transmembrane (TMP) panthawi ya ultrafiltration kumasonyeza kukula kwa kukana kudutsa nembanemba. Zotsatira za kuthamanga kwa transmembrane pa ultrafiltration ndi zachindunji: kuchuluka kwa kuthamanga kwa transmembrane nthawi zambiri kumadalira njira, koma kuwonjezeka kosalekeza kumafunika kufufuza. Zifukwa ziwiri zodziwika bwino zimaonekera:

Kukhuthala kwa njira ya mapuloteni:Pamene kukhuthala kwa mapuloteni kumawonjezeka—kawirikawiri pa kuchuluka kwa mapuloteni ambiri oyeretsedwa—kupanikizika komwe kumafunika kuti madzi ayende kumakwera. Izi zimaonekera mu magawo omaliza a kuchuluka ndi kutsekeka kwa madzi pomwe madziwo amakhala olimba kwambiri.
Kuwonongeka kwa membrane:Zinthu zosakaniza monga mapuloteni ophatikizana kapena mapuloteni osakanikirana a polysaccharide zimatha kumamatira kapena kutseka ma pores a nembanemba, zomwe zimapangitsa kuti TMP ikwere mofulumira.

Mankhwala:

Kuchepetsa TMP ndikuwonjezera kuchuluka kwa chakudya: Kuchepetsa TMP pamene kukulitsa liwiro la chakudya kumachepetsa kugawanika kwa kuchuluka kwa madzi ndi mapangidwe a gel layer, zomwe zimapangitsa kuti madzi aziyenda bwino.
Kuyeretsa nembanemba nthawi zonse: Khazikitsani nthawi yoyenera yoyeretsera nembanemba kuti muchotse zinthu zonyansa zomwe zasonkhanitsidwa. Yang'anirani momwe zinthu zilili pogwiritsa ntchito kuyeza kukhuthala kwa mapuloteni mukamaliza kuyeretsa.
Sinthani nembanemba zokalamba: Kuchuluka kwa nthawi yosinthira nembanemba kungakhale kofunikira ngati kuyeretsa sikukwanira kapena ngati nthawi ya nembanemba yafika.

Kuchepa kwa Kuchuluka kwa Kutuluka kwa Madzi: Mtengo Wodziwitsa

Kuchepa kosalekeza kwa kuchuluka kwa madzi m'thupi panthawi ya ultrafiltration kumasonyeza kuti pali nkhawa yokhudza kupanga bwino. Tsatirani njira iyi yodziwira matenda:

Yang'anirani TMP ndi kukhuthala:Ngati zonse ziwiri zawonjezeka, yang'anani ngati pali kuipitsidwa kapena gel layer.
Yang'anani kapangidwe ka chakudya ndi pH:Kusintha kumeneku kungasinthe kukhuthala kwa mapuloteni ndikulimbikitsa kuipitsidwa.
Yesani momwe nembanemba imagwirira ntchito:Kuchepa kwa madzi otuluka ngakhale kuyeretsa kukuwonetsa kuwonongeka kwa nembanemba kapena kuipitsidwa kosatha.

Mayankho:

Konzani kutentha, pH, ndi mphamvu ya ayoni mu chakudya kuti muchepetse kuipitsidwa ndi kugawanika kwa kuchuluka kwa madzi mu nthawi ya ultrafiltration.
Gwiritsani ntchito ma module a nembanemba osinthidwa pamwamba kapena ozungulira kuti musokoneze zigawo za gel ndikubwezeretsa kusuntha.
Chitani kuyeza kukhuthala kwa mapuloteni nthawi zonse kuti muone kusintha komwe kumakhudza kayendedwe ka madzi.

Kupaka Mofulumira kapena Kupanga Magawo a Gel

Kupangika kwa gel mwachangu kumachitika chifukwa cha kuchuluka kwa ma gel pamwamba pa nembanemba. Kupanikizika kwa transmembrane kwa transverse flow filtration (TFF) kumakhala kovuta kwambiri pamene chakudya chili ndi ma viscous ambiri kapena mapuloteni ambiri.

Njira Zochepetsera Vutoli:

Pakani pamwamba pa nembanemba yonyowa ndi mpweya (monga negative charge membranes, Polyvinylidene fluoride [PVDF] membranes) kuti muchepetse kumangirirana ndi kulumikizidwa kwa mapuloteni.
Perekani mankhwala pasadakhale pogwiritsa ntchito njira yolumikizirana kapena yamagetsi kuti muchotse zinthu zodetsa kwambiri musanasefedwe.
Phatikizani zida zamakanika monga ma module ozungulira mu njira yosefera kayendedwe ka madzi kuti muchepetse makulidwe a keke ndikuchedwetsa kupangika kwa gel.

7.2. Kusintha kuti zigwirizane ndi kusintha kwa chakudya

Machitidwe oyeretsera mapuloteni ayenera kusintha malinga ndi kusinthasintha kwa kapangidwe ka mapuloteni kapena kapangidwe kake. Zinthu zomwe zimakhudza kukhuthala kwa mapuloteni—monga kapangidwe kake ka buffer, kuchuluka kwa mapuloteni, ndi kusakanikirana kwa mapuloteni—zikhoza kusintha machitidwe a dongosolo.

Njira Zoyankhira

Kuwunika kwa ma viscosity ndi kapangidwe kake nthawi yeniyeni:Ikani masensa owunikira omwe ali pamzere (Raman spectroscopy + Kalman filtering) kuti muzindikire mwachangu kusintha kwa chakudya, komanso njira zakale za UV kapena IR zomwe zikugwira ntchito bwino.
Kuwongolera njira zosinthira:Sinthani makonda a parameter (kuchuluka kwa madzi, TMP, kusankha nembanemba) poyankha kusintha komwe kwapezeka. Mwachitsanzo, kukhuthala kwa mapuloteni ambiri kungafunike TMP yotsika komanso kuchuluka kwa kudulidwa kwa maselo.
Kusankha kwa nembanemba:Gwiritsani ntchito nembanemba yokhala ndi kukula kwa ma pore ndi chemistry pamwamba yomwe imakonzedwa bwino kuti igwirizane ndi mphamvu ya chakudya chamakono, kulinganiza kusunga mapuloteni ndi kusinthasintha.
Chithandizo cha chakudya chisanachitike:Ngati kusintha kwadzidzidzi kwa chilengedwe cha chakudya kukupangitsa kuti pakhale kuipitsidwa, yambitsani njira zotsekeka kapena kusefa pamwamba pa kufinyidwa kwa ultrafiltration.

Zitsanzo:

Mu bioprocessing, ma buffer switch kapena kusintha kwa ma antibody aggregates kuyenera kuyambitsa kusintha kwa TMP ndi kayendedwe ka madzi kudzera mu dongosolo lowongolera.
Pa chromatography-linked ultrafiltration, adaptive mixing-integer optimization algorithms ingachepetse kusinthasintha ndikuchepetsa ndalama zogwirira ntchito pomwe ikusunga magwiridwe antchito a ultrafiltration membrane.

Kutsata pafupipafupi kuyeza kukhuthala kwa njira ya mapuloteni komanso kusintha nthawi yomweyo momwe zinthu zilili kumathandiza kukonza kuchuluka kwa madzi m'thupi, kusunga kuchuluka kwa madzi m'thupi, komanso kuchepetsa kuipitsidwa kwa nembanemba ndi kugawanika kwa madzi m'thupi.

Mafunso Ofunsidwa Kawirikawiri

8.1. Kodi kuchuluka kwa kuthamanga kwa transmembrane m'magazi kumasiyana bwanji ndi kuchuluka kwa mapuloteni omwe amalowa m'magazi?

Kuchuluka kwa kuthamanga kwa transmembrane (TMP) mu ultrafiltration protein concentration systems kumadalira mtundu wa nembanemba, kapangidwe ka module, ndi makhalidwe a chakudya. Pa njira zambiri zopezera mapuloteni, TMP nthawi zambiri imakhala pakati pa 1 mpaka 3 bar (15–45 psi). TMP yoposa 0.2 MPa (pafupifupi 29 psi) ikhoza kuwononga nembanemba, kuipitsa mofulumira, komanso moyo wa nembanemba waufupi. Mu ntchito zamankhwala ndi bioprocessing, TMP yovomerezeka nthawi zambiri siyenera kupitirira 0.8 bar (~12 psi) kuti nembanemba iwonongeke. Pa njira monga transverse flow filtration, kukhala mkati mwa TMP iyi kumateteza kukolola ndi kukhulupirika kwa mapuloteni.

8.2. Kodi kukhuthala kwa njira zotsukira mapuloteni kumakhudza bwanji magwiridwe antchito a ultrafiltration?

Kukhuthala kwa njira ya mapuloteni kumakhudza mwachindunji magwiridwe antchito a kuchuluka kwa zinthu zomwe zimalowa m'thupi (ultrafiltration concentration). Kukhuthala kwakukulu kumawonjezera kukana kwa madzi ndikukweza TMP, zomwe zimapangitsa kuti madzi asamayende bwino komanso kuti membrane iwonongeke mwachangu. Izi zimachitika ndi ma monoclonal antibodies kapena mapuloteni a Fc-fusion omwe ali ndi kuchuluka kwakukulu, komwe kukhuthala kumawonjezeka chifukwa cha kuyanjana kwa mapuloteni ndi mapuloteni komanso zotsatira zake. Kuwongolera ndikuwongolera kukhuthala pogwiritsa ntchito zinthu zophatikizika kapena mankhwala a enzymatic kumathandizira kukhuthala, kuchepetsa kukhuthala, komanso kumalola kuchuluka kwakukulu komwe kungatheke panthawi ya kuchuluka kwa zinthu zomwe zimalowa m'thupi (ultrafiltration concentration). Kuyang'anira kuyeza kukhuthala kwa njira ya mapuloteni ndikofunikira kwambiri kuti pakhale njira yogwirira ntchito bwino.

8.3. Kodi kugawanika kwa kuchuluka kwa mphamvu (concentration polarization) n'chiyani ndipo n'chifukwa chiyani kuli kofunika mu TFF?

Kugawanika kwa ma concentration mu ultrafiltration ndi kusonkhanitsa mapuloteni pamwamba pa nembanemba, zomwe zimapangitsa kuti pakhale kusiyana pakati pa yankho la bulk ndi mawonekedwe a nembanemba. Mu transverse flow sefa, izi zimapangitsa kuti kukhuthala kwa malo kuchuluke komanso kuchepa kwa flux komwe kungasinthe. Ngati sikusamalidwa, zitha kukulitsa kuipitsidwa kwa nembanemba ndikuchepetsa magwiridwe antchito a dongosolo. Kuthana ndi kugawanika kwa ma concentration mu ultrafiltration kumaphatikizapo kukonza kuchuluka kwa ma cross-flow, TMP, ndi kusankha nembanemba kuti pakhale gawo lochepa la polarization. Kuwongolera kolondola kumasunga throughput yayikulu komanso chiopsezo cha kuipitsidwa chikhale chochepa.

8.4. Kodi ndingasankhe bwanji nthawi yoti ndisinthe nembanemba yanga yoyeretsera madzi m'thupi?

Sinthani nembanemba ya ultrafiltration mukawona kuchepa kwakukulu kwa throughput (flux), kuwonjezeka kosalekeza kwa TMP komwe kuyeretsa kokhazikika sikungathe kuthetsa, kapena kuipitsidwa komwe kumaoneka komwe kumatsalira mutatsuka. Zizindikiro zina zimaphatikizapo kutayika kwa kusankha (kulephera kukana mapuloteni omwe akufunidwa monga momwe akuyembekezeredwa) komanso kulephera kufikira zofunikira pakugwira ntchito. Kuyang'anira pafupipafupi kusintha kwa nembanemba ndi flux yokhazikika komanso kuyesa kusankha ndiye maziko okulitsa moyo wa nembanemba mu njira zochulukira za protein solution ultrafiltration.

8.5. Ndi magawo ati ogwirira ntchito omwe ndingasinthe kuti ndichepetse kuipitsidwa kwa mapuloteni mu TFF?

Magawo ofunikira ogwiritsira ntchito kuchepetsa kuipitsidwa kwa mapuloteni mu kusefa kwa transverse flow ndi awa:

Sungani liwiro lokwanira la kuyenda kwa mapuloteni kuti muchepetse kuchulukana kwa mapuloteni am'deralo ndikuchepetsa kugawanika kwa kuchuluka kwa mapuloteni.
Gwiritsani ntchito mkati mwa TMP yovomerezeka, nthawi zambiri 3–5 psi (0.2–0.35 bar), kuti mupewe kutuluka kwa zinthu zambiri komanso kuwonongeka kwa nembanemba.
Gwiritsani ntchito njira zoyeretsera nembanemba nthawi zonse kuti muchepetse kuipitsidwa kosatha.
Yang'anirani ndipo, ngati kuli kofunikira, konzekerani njira yodyetsera kuti muwongolere kukhuthala (monga kugwiritsa ntchito mankhwala a enzymatic monga pectinase).
Sankhani zinthu za nembanemba ndi kukula kwa ma pore (MWCO) zoyenera kukula kwa mapuloteni omwe mukufuna komanso zolinga za ndondomekoyi.

Kuphatikiza hydrocyclone prefiltration kapena enzymatic pretreatment kungathandize kukonza magwiridwe antchito a dongosolo, makamaka pa ma feed okhala ndi kukhuthala kwakukulu. Yang'anirani bwino kapangidwe ka chakudya ndikusintha makonda mosinthasintha kuti muchepetse kuipitsidwa kwa nembanemba ndikukonza gawo la ultrafiltration concentration.