ජෛව ඖෂධ නිෂ්පාදනයේ අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණ ක්රියාවලීන් ප්රශස්ත කිරීම සඳහා ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවිතතාවය පාලනය කිරීම අත්යවශ්ය වේ. ප්රෝටීන් ද්රාවණවල - විශේෂයෙන් ඉහළ ප්රෝටීන් සාන්ද්රණයන්හි - ඉහළ දුස්ස්රාවිතතාවය, අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ප්රෝටීන් සාන්ද්රණ යෙදීම්වල පටල ක්රියාකාරිත්වය, ක්රියාවලි කාර්යක්ෂමතාව සහ ආර්ථිකයට සෘජුවම බලපායි. ප්රති-ශරීර පොකුරුකරණය සහ විද්යුත් ස්ථිතික අන්තර්ක්රියා හේතුවෙන් ප්රෝටීන් අන්තර්ගතය සමඟ ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතාවය ඉහළ යන අතර එමඟින් අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් පටලය හරහා ප්රවාහයට ප්රතිරෝධය සහ පීඩනය පහත වැටීම වැඩි වේ. මෙය අඩු පාරගම්ය ප්රවාහ සහ දිගු ක්රියාකාරී කාලයන් ඇති කරයි, විශේෂයෙන් තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීමේ (TFF) ක්රියාවලීන්හි.
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් පිටුපස ඇති ගාමක බලවේගය වන ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TMP) දුස්ස්රාවිතතාවයට සමීපව සම්බන්ධ වේ. සාමාන්ය ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩන පරාසයෙන් පිටත ක්රියා කිරීම පටල අපිරිසිදු වීම වේගවත් කරන අතර සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය උග්ර කරයි - පටලය අසල ප්රෝටීන ගොඩනැගීම, එය නිරන්තරයෙන් දේශීය දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි කරයි. සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය සහ පටල අපිරිසිදුකම යන දෙකම අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් පටල ක්රියාකාරිත්වය අඩුවීමට හේතු වන අතර පරීක්ෂා නොකළහොත් පටල ආයු කාලය කෙටි කළ හැකිය. අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් හි පටල අපිරිසිදුකම සහ සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය ඉහළ TMP අගයන්හිදී සහ වැඩි දුස්ස්රාවී සංග්රහ සමඟ වඩාත් කැපී පෙනෙන බව පර්යේෂණාත්මක කටයුතුවලින් පෙනී යන අතර, ප්රතිදානය උපරිම කිරීමට සහ පිරිසිදු කිරීමේ සංඛ්යාතය අවම කිරීමට තත්ය කාලීන TMP පාලනය අත්යවශ්ය වේ.
අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණය ප්රශස්ත කිරීම සඳහා ඒකාබද්ධ උපාය මාර්ග අවශ්ය වේ:
- ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවීතාවය මැනීම: නිතිපතා දුස්ස්රාවීතා තක්සේරු කිරීම්—භාවිතා කරමින්පේළිගත දුස්ස්රාවීමාන— පෙරීමේ අනුපාත පුරෝකථනය කිරීමට සහ ක්රියාවලි බාධක අපේක්ෂා කිරීමට උපකාරී වන අතර, වේගවත් ක්රියාවලි වෙනස් කිරීම් සඳහා සහාය වේ.
- ආහාර කන්ඩිෂනින් කිරීම: pH අගය, අයනික ශක්තිය සහ උෂ්ණත්වය සකස් කිරීමෙන් දුස්ස්රාවීතාවය අඩු කර අපිරිසිදු වීම අඩු කළ හැකිය. නිදසුනක් ලෙස, සෝඩියම් අයන එකතු කිරීම ප්රෝටීන අතර සජලනය විකර්ෂණය වැඩි දියුණු කරයි, එකතු කිරීම සහ අපිරිසිදු වීම අවම කරයි, නමුත් කැල්සියම් අයන ප්රෝටීන් පාලම් සහ අපිරිසිදු වීම ප්රවර්ධනය කරයි.
- සහායක ද්රව්ය භාවිතය: අධික සාන්ද්රිත ප්රෝටීන් ද්රාවණවලට දුස්ස්රාවීතාව අඩු කරන සහායක ද්රව්ය ඇතුළත් කිරීම පටල පාරගම්යතාව වැඩි දියුණු කරන අතර අල්ට්රා පෙරහනයේදී ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය අඩු කරයි, සමස්ත කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කරයි.
- උසස් ප්රවාහ පාලන ක්රම: හරස් ප්රවාහ ප්රවේගය වැඩි කිරීම, ප්රත්යාවර්ත හරස් ප්රවාහය භාවිතා කිරීම හෝ වායු ජෙට් එන්නත් කිරීම අපිරිසිදු ස්ථර වලට බාධා කරයි. මෙම ශිල්පීය ක්රම මගින් විනිවිද යාමේ ප්රවාහය පවත්වා ගැනීමට සහ තැන්පතු සෑදීම අවම කිරීමෙන් පටල ප්රතිස්ථාපන සංඛ්යාතය අඩු කිරීමට උපකාරී වේ.
- පටල තෝරා ගැනීම සහ පිරිසිදු කිරීම: රසායනිකව ඔරොත්තු දෙන පටල (උදා: SiC හෝ තාපජ දෙමුහුන්) තෝරා ගැනීම සහ සුදුසු ප්රොටෝකෝල සමඟ පටල පිරිසිදු කිරීමේ සංඛ්යාතය ප්රශස්ත කිරීම (උදා: සෝඩියම් හයිපොක්ලෝරයිට් පිරිසිදු කිරීම) පටල ආයු කාලය දීර්ඝ කිරීම සහ මෙහෙයුම් පිරිවැය අඩු කිරීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.
සමස්තයක් වශයෙන්, ඵලදායී දුස්ස්රාවීතා පාලනය සහ TMP කළමනාකරණය සාර්ථක අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණ අවධි ක්රියාකාරිත්වයේ මූලික ගල වන අතර එය නිෂ්පාදන අස්වැන්න, පටල පිරිසිදු කිරීමේ වාර ගණන සහ මිල අධික පටල වත්කම්වල කල්පැවැත්මට සෘජුවම බලපායි.
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් හි ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවීතාවය අවබෝධ කර ගැනීම
1.1. ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවිතතාවය කුමක්ද?
දුස්ස්රාවිතතාවය යනු තරලයක ප්රවාහයට ඇති ප්රතිරෝධය විස්තර කරයි; ප්රෝටීන් ද්රාවණවලදී, එය අණුක ඝර්ෂණය චලනයට කොතරම් බාධා කරනවාද යන්න සලකුණු කරයි. දුස්ස්රාවිතතාවය සඳහා SI ඒකකය පැස්කල්-තත්පර (Pa·s) වේ, නමුත් සෙන්ටිපොයිස් (cP) බහුලව ජීව විද්යාත්මක තරල සඳහා භාවිතා වේ. නිෂ්පාදනය අතරතුර ප්රෝටීන් ද්රාවණ පොම්ප කිරීමට හෝ පෙරීමට හැකි ආකාරය දුස්ස්රාවිතතාවය සෘජුවම බලපාන අතර විශේෂයෙන් ඉහළ සාන්ද්රණයකින් යුත් ජෛව චිකිත්සක සඳහා ඖෂධ බෙදා හැරීමට බලපායි.
ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය දුස්ස්රාවිතතාවයට බලපාන ප්රමුඛ සාධකයයි. ප්රෝටීන් මට්ටම් ඉහළ යන විට, අන්තර් අණුක අන්තර්ක්රියා සහ තදබදය වැඩි වන අතර, දුස්ස්රාවිතතාවය ඉහළ යාමට හේතු වේ, බොහෝ විට රේඛීය නොවන ලෙස. යම් සීමාවකට වඩා ඉහළින්, ප්රෝටීන්-ප්රෝටීන් අන්තර්ක්රියා ද්රාවණය තුළ විසරණය තවදුරටත් මර්දනය කරයි. නිදසුනක් වශයෙන්, ඖෂධවල භාවිතා වන සාන්ද්රිත ඒකක්ලෝනල් ප්රතිදේහ ද්රාවණ බොහෝ විට චර්මාභ්යන්තර එන්නත් කිරීමට අභියෝග කරන හෝ සැකසුම් අනුපාත සීමා කරන දුස්ස්රාවීතා මට්ටම් කරා ළඟා වේ.
සාන්ද්රිත ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවිතතාවය පුරෝකථනය කරන ආකෘති දැන් අණුක ජ්යාමිතිය සහ එකතු කිරීමේ ප්රවණතා ඇතුළත් කරයි. ප්රෝටීන් රූප විද්යාව - එය දිගටි, ගෝලාකාර හෝ එකතු වීමට නැඹුරු වුවද - ඉහළ සාන්ද්රණයන්හි දුස්ස්රාවිතතාවයට සැලකිය යුතු ලෙස බලපායි. ක්ෂුද්ර තරල තක්සේරුවේ මෑත කාලීන දියුණුව අවම සාම්පල පරිමාවන්ගෙන් නිරවද්ය දුස්ස්රාවීතාවය මැනීමට ඉඩ සලසයි, නව ප්රෝටීන් සූත්රගත කිරීම් වේගයෙන් පරීක්ෂා කිරීමට පහසුකම් සපයයි.
1.2. අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් අතරතුර දුස්ස්රාවීතාවය වෙනස් වන ආකාරය
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් අතරතුර, සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය පටල-ද්රාවණ අතුරුමුහුණතෙහි ප්රෝටීන වේගයෙන් රැස් කරයි. මෙය දැඩි දේශීය සාන්ද්රණ අනුක්රමණයක් නිර්මාණය කරන අතර පටලය අසල දුස්ස්රාවිතතාව වැඩි කරයි. මෙම කලාපයේ ඉහළ දුස්ස්රාවිතතාවය ස්කන්ධ හුවමාරුවට බාධා කරන අතර පාරගම්ය ප්රවාහය අඩු කරයි.
සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය පටල අපවිත්ර වීමෙන් වෙනස් වේ. ධ්රැවීකරණය ගතික සහ ආපසු හැරවිය හැකි වන අතර, පෙරීම ඉදිරියට යන විට මිනිත්තු කිහිපයක් ඇතුළත සිදු වේ. සාපේක්ෂව, අපවිත්ර වීම කාලයත් සමඟ වර්ධනය වන අතර බොහෝ විට පටල මතුපිට ආපසු හැරවිය නොහැකි තැන්පත් වීම හෝ රසායනික පරිවර්තනයක් ඇතුළත් වේ. නිවැරදි රෝග විනිශ්චය මඟින් සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණ ස්ථරයේ තත්ය කාලීන ලුහුබැඳීමට ඉඩ සලසයි, හරස් ප්රවාහ ප්රවේගය සහ ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනයට එහි සංවේදීතාව හෙළි කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, ප්රවේගය වැඩි කිරීම හෝ ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TMP) අඩු කිරීම දුස්ස්රාවී මායිම් ස්ථරය කඩාකප්පල් කිරීමට, ප්රවාහය ප්රතිස්ථාපනය කිරීමට උපකාරී වේ.
මෙහෙයුම් පරාමිතීන් දුස්ස්රාවීතා හැසිරීමට සෘජුවම බලපායි:
- ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TMP): ඉහළ TMP ධ්රැවීකරණය තීව්ර කරයි, දේශීය දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි කරයි සහ ප්රවාහය අඩු කරයි.
- හරස් ප්රවාහ ප්රවේගය: වැඩි දියුණු කළ ප්රවේගය සමුච්චය සීමා කරයි, පටලය අසල දුස්ස්රාවීතාව මධ්යස්ථ කරයි.
- පටල පිරිසිදු කිරීමේ වාර ගණන: නිතර පිරිසිදු කිරීම දිගුකාලීන ගොඩනැගීම අඩු කරන අතර දුස්ස්රාවීතාවය මත පදනම් වූ කාර්ය සාධන අලාභය අවම කරයි.
අහිතකර දුස්ස්රාවීතා බලපෑම් අවම කිරීමට සහ ප්රතිදානය පවත්වා ගැනීමට අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණ අවධීන් මෙම පරාමිතීන් ප්රශස්ත කළ යුතුය.
1.3. දුස්ස්රාවිතතාවයට බලපාන ප්රෝටීන් ද්රාවණ ගුණාංග
අණුක බරසහසංයුතියප්රධාන වශයෙන් දුස්ස්රාවිතතාවය තීරණය කරයි. බාධාකාරී චලනය සහ සැලකිය යුතු අන්තර් අණුක බලවේග හේතුවෙන් විශාල, වඩාත් සංකීර්ණ ප්රෝටීන හෝ සමුච්චයන් ඉහළ දුස්ස්රාවිතතාවයක් ලබා දෙයි. ප්රෝටීන වල හැඩය තවදුරටත් ප්රවාහය මොඩියුලේට් කරයි - දිගටි හෝ සමුච්චනයට නැඹුරු දාම සංයුක්ත ගෝලීය ප්රෝටීන වලට වඩා වැඩි ප්රතිරෝධයක් ඇති කරයි.
pHප්රෝටීන් ආරෝපණයට සහ ද්රාව්යතාවයට තීරණාත්මක ලෙස බලපායි. ප්රෝටීනයක සම විද්යුත් ලක්ෂ්යය අසල ද්රාවණයේ pH අගය සකස් කිරීම ශුද්ධ ආරෝපණය අවම කරයි, ප්රෝටීන්-ප්රෝටීන් විකර්ෂණය අඩු කරයි, සහ තාවකාලිකව දුස්ස්රාවිතතාව අඩු කරයි, පෙරීමට පහසුකම් සපයයි. නිදසුනක් ලෙස, BSA හෝ IgG හි සම විද්යුත් ලක්ෂ්යයට ආසන්නව ක්රියාත්මක වන අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් මඟින් පාරගම්ය ප්රවාහය සහ වෙන් කිරීමේ තේරීම සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි දියුණු කළ හැකිය.
අයනික ශක්තියප්රෝටීන වටා ඇති විද්යුත් ද්විත්ව ස්ථරය වෙනස් කිරීමෙන් දුස්ස්රාවිතතාවයට බලපායි. අයනික ශක්තිය වැඩි වීම විද්යුත් ස්ථිතික අන්තර්ක්රියා තිරගත කරයි, පටල හරහා ප්රෝටීන් සම්ප්රේෂණය ප්රවර්ධනය කරයි, නමුත් සමුච්චය වීමේ අවදානම සහ අනුරූප දුස්ස්රාවීතා උල්පත් ද වැඩි කරයි. සම්ප්රේෂණ කාර්යක්ෂමතාව සහ තේරීම අතර හුවමාරුව බොහෝ විට සියුම්-සුසර කිරීමේ ලුණු සාන්ද්රණයන් සහ බෆර් සංයුතිය මත රඳා පවතී.
ආර්ජිනීන් හයිඩ්රොක්ලෝරයිඩ් හෝ ගුවානයිඩින් වැනි කුඩා අණුක ආකලන දුස්ස්රාවීතාවය අවම කිරීම සඳහා භාවිතා කළ හැක. මෙම කාරක ජලභීතික හෝ විද්යුත් ස්ථිතික ආකර්ෂණයන්ට බාධා කරයි, සමුච්චය අඩු කරයි, සහ ද්රාවණ ප්රවාහ ගුණාංග වැඩි දියුණු කරයි. උෂ්ණත්වය තවදුරටත් පාලන විචල්යයක් ලෙස ක්රියා කරයි; අඩු උෂ්ණත්වයන් දුස්ස්රාවීතාවය වැඩි කරන අතර, අතිරේක තාපය බොහෝ විට එය අඩු කරයි.
ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවීතාවය මැනීමේදී සලකා බැලිය යුත්තේ:
- අණුක බර බෙදාහැරීම්
- ද්රාවණ සංයුතිය (ලුණු, සහායක ද්රව්ය, ආකලන)
- pH අගය සහ ස්වාරක්ෂක පද්ධති තේරීම
- අයනික ශක්ති සැකසුම
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් පටල ක්රියාකාරිත්වය ප්රශස්ත කිරීම සහ සාන්ද්රණ අවධීන් සහ TFF ක්රියාවලීන් හරහා අනුකූලතාව සහතික කිරීම සඳහා මෙම සාධක ඉතා වැදගත් වේ.
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ප්රෝටීන් සාන්ද්රණයේ මූලික කරුණු
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණ අවධියේ මූලධර්ම
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය ක්රියාත්මක වන්නේ අර්ධ පාරගම්ය පටලයක් හරහා ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනයක් (TMP) යෙදීමෙන්, ප්රෝටීන සහ විශාල අණු රඳවා ගනිමින් ද්රාවක සහ කුඩා ද්රාව්ය ධාවනය කිරීමෙනි. මෙම ක්රියාවලිය අණුක ප්රමාණය මත පදනම්ව තෝරාගත් පාරගමනය සූරාකන අතර, පටලයේ අණුක බර කපා හැරීම (MWCO) මඟින් ගමන් කරන අණු වල උපරිම ප්රමාණය නිර්වචනය කරයි. MWCO ඉක්මවා යන ප්රෝටීන රඳවා තබා ගන්නා පැත්තේ එකතු වන අතර, පාරගම්යතාවය ඉවත් වන විට ඒවායේ සාන්ද්රණය වැඩි වේ.
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණ අවධිය ප්රෝටීන් ද්රාවණයේ පරිමාව අඩු කිරීම සහ පොහොසත් කිරීම ඉලක්ක කරයි. පෙරීම ප්රගතියත් සමඟ, ප්රෝටීන් ද්රාවණයේ දුස්ස්රාවිතතාවය සාමාන්යයෙන් ඉහළ යන අතර එය ප්රවාහ සහ TMP අවශ්යතා කෙරෙහි බලපායි. රඳවා ගත් ප්රෝටීන එකිනෙකා සමඟ සහ පටලය සමඟ අන්තර් ක්රියා කළ හැකි අතර, සැබෑ ලෝක ක්රියාවලිය සරල ප්රමාණයේ බැහැර කිරීමට වඩා සංකීර්ණ කරයි. විද්යුත් ස්ථිතික අන්තර්ක්රියා, ප්රෝටීන් එකතු කිරීම සහ pH අගය සහ අයනික ශක්තිය වැනි ද්රාවණ ලක්ෂණ රඳවා තබා ගැනීම සහ වෙන් කිරීමේ ප්රතිඵලවලට බලපායි. සමහර අවස්ථාවලදී, විසරණයට වඩා ඇඩ්වෙක්ටිව් ප්රවාහනය ආධිපත්යය දරයි, විශේෂයෙන් විශාල සිදුරු සහිත පටලවල, MWCO තේරීම මත පමණක් පදනම් වූ අපේක්ෂාවන් සංකීර්ණ කරයි [පර්යේෂණ සාරාංශය බලන්න].
තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීම (TFF) පැහැදිලි කර ඇත
තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීම, ස්පර්ශක ප්රවාහ පෙරීම (TFF) ලෙසද හැඳින්වේ, ප්රෝටීන් ද්රාවණය පටල මතුපිට හරහා ස්පර්ශක ලෙස ගමන් කරයි. මෙම ප්රවේශය මළ-අන්ත පෙරීම සමඟ වෙනස් වේ, එහිදී ප්රවාහය පටලයට ලම්බකව අංශු කෙලින්ම පෙරහන මතට සහ පෙරහන තුළට තල්ලු කරයි.
ප්රධාන වෙනස්කම් සහ බලපෑම්:
- අපිරිසිදු පාලනය:TFF මගින් ප්රෝටීන් සහ අංශු ස්ථර සමුච්චය වීම අඩු කරයි, මෙය කේක් සෑදීම ලෙස හැඳින්වේ, පටලයෙන් විභව දූෂක අඛණ්ඩව අතුගා දමයි. මෙය වඩාත් ස්ථායී පාරගම්ය ප්රවාහයක් සහ පහසු නඩත්තුවක් ඇති කරයි.
- ප්රෝටීන් රඳවා තබා ගැනීම:TFF සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය වඩා හොඳින් කළමනාකරණය කිරීමට සහාය වේ - පටලය අසල රඳවා තබා ඇති අණු ස්ථරයක් - එය පාලනය නොකළහොත්, වෙන් කිරීමේ තේරීම අඩු කර අපිරිසිදුකම වැඩි දියුණු කළ හැකිය. TFF හි ගතික ප්රවාහය මෙම බලපෑම අවම කරයි, ඉහළ ප්රෝටීන් රඳවා තබා ගැනීම සහ වෙන් කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව පවත්වා ගැනීමට උපකාරී වේ.
- ප්රවාහ ස්ථායිතාව:TFF මඟින් ස්ථාවර ප්රවාහයකින් දිගු ක්රියාකාරී කාල පරිච්ඡේද සක්රීය කරයි, ඉහළ ප්රෝටීන් හෝ අංශු බහුල සංග්රහ සහිත ක්රියාවලීන්හි කාර්යක්ෂමතාව වැඩි කරයි. ඊට වෙනස්ව, අපිරිසිදු වීම, ප්රතිදානය අඩු කිරීම සහ නිතර පිරිසිදු කිරීමේ මැදිහත්වීම් අවශ්ය වීම මගින් ඩෙඩ්-එන්ඩ් පෙරීම ඉක්මනින් බාධා කරයි.
ප්රත්යාවර්ත ස්පර්ශක ප්රවාහය (ATF) වැනි උසස් TFF ප්රභේද, ස්පර්ශක ප්රවේග වරින් වර ප්රතිවර්තනය කිරීම හෝ වෙනස් කිරීම, පෙරහන් ආයු කාලය දීර්ඝ කිරීම සහ ප්රෝටීන් ප්රතිදානය වැඩි දියුණු කිරීම මගින් අපිරිසිදු කිරීම සහ කේක් සෑදීම තවදුරටත් කඩාකප්පල් කරයි [පර්යේෂණ සාරාංශය බලන්න]. සම්භාව්ය සහ උසස් TFF සැකසුම් දෙකෙහිම, TMP, හරස් ප්රවාහ ප්රවේගය සහ පිරිසිදු කිරීමේ සංඛ්යාතය වැනි මෙහෙයුම් සැකසුම් - කාර්ය සාධනය ප්රශස්ත කිරීමට සහ අපිරිසිදුකම අවම කිරීමට නිශ්චිත ප්රෝටීන් පද්ධතියට, පටල වර්ගයට සහ ඉලක්ක සාන්ද්රණයට අනුව සකස් කළ යුතුය.
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් හි ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TMP)
3.1. ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය යනු කුමක්ද?
ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TMP) යනු පෙරහන් පටලයක් හරහා පීඩන වෙනස වන අතර එය ද්රාවකය පෝෂක පැත්තේ සිට පාරගම්ය පැත්ත දෙසට ධාවනය කරයි. අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් හි වෙන් කිරීමේ ක්රියාවලිය පිටුපස ඇති ප්රධාන බලය TMP වන අතර එමඟින් ප්රෝටීන සහ අනෙකුත් සාර්ව අණු රඳවා ගනිමින් ද්රාවකය පටලය හරහා ගමන් කිරීමට ඉඩ සලසයි.
TMP සූත්රය:
- සරල වෙනස: TMP = P_feed − P_permeate
- ඉංජිනේරු ක්රමය: TMP = [(P_feed + P_retentate)/2] − P_permeate
මෙහිදී, P_feed යනු ආදාන පීඩනයයි, P_retentate යනු retentate පැත්තේ පිටවන පීඩනයයි, සහ P_permeate යනු පාරගම්ය පැති පීඩනයයි. retentate (හෝ සාන්ද්රණය) පීඩනය ඇතුළත් කිරීම පටල මතුපිට දිගේ වඩාත් නිවැරදි අගයක් සපයයි, ප්රවාහ ප්රතිරෝධය සහ අපිරිසිදුකම නිසා ඇතිවන පීඩන අනුක්රමණයන් සඳහා ගිණුම්කරණය කරයි. - පෝෂක පීඩනය සහ ප්රවාහ අනුපාතය
- රඳවා තබා ගැනීමේ පීඩනය (අදාළ වන විට)
- පාරගම්ය පීඩනය (බොහෝ විට වායුගෝලීය)
- පටල ප්රතිරෝධය
TMP පටල වර්ගය, පද්ධති සැලසුම සහ ක්රියාවලි තත්වයන් අනුව වෙනස් වේ.
පාලන විචල්යයන්:
3.2. TMP සහ අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ක්රියාවලිය
ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් කිරීමේදී TMP ප්රධාන කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි, ප්රෝටීන් ද්රාවණ පටලය හරහා ධාවනය කරයි. පීඩනය පටලයෙන් සහ ඕනෑම සමුච්චිත ද්රව්යයකින් ප්රතිරෝධය ජය ගැනීමට ප්රමාණවත් තරම් ඉහළ විය යුතු නමුත් අපිරිසිදු වීම වේගවත් කිරීමට තරම් ඉහළ නොවිය යුතුය.
ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතාවයේ සහ ප්රෝටීන් සාන්ද්රණයේ බලපෑම
- ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවිතතාවය:වැඩි දුස්ස්රාවිතතාවය ප්රවාහ ප්රතිරෝධය වැඩි කරන අතර, එම පාරගම්ය ප්රවාහයම පවත්වා ගැනීමට ඉහළ TMP අවශ්ය වේ. උදාහරණයක් ලෙස, පෝෂණයට ග්ලිසරෝල් එකතු කිරීම හෝ සාන්ද්රිත ප්රෝටීන සමඟ ක්රියා කිරීම දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි කරන අතර එමඟින් අවශ්ය වන ක්රියාකාරී TMP.
- ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය:අල්ට්රා ෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණ අවධියේදී සාන්ද්රණය වැඩි වන විට, ද්රාවණ දුස්ස්රාවීතාවය ඉහළ යයි, TMP වැඩි වේ, සහ පටල අපිරිසිදු වීමේ හෝ සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණයේ අවදානම වර්ධනය වේ.
- ඩාර්සිගේ නීතිය:TMP, පාරගම්ය ප්රවාහය (J), සහ දුස්ස්රාවිතතාවය (μ) TMP = J × μ × R_m (පටල ප්රතිරෝධය) හරහා සම්බන්ධ වේ. ඉහළ දුස්ස්රාවීතාවයකින් යුත් ප්රෝටීන් ද්රාවණ සඳහා, කාර්යක්ෂම අල්ට්රා පෙරීම සඳහා ප්රවේශමෙන් TMP ගැලපීම අත්යවශ්ය වේ.
උදාහරණ:
- ඝන ප්රතිදේහ ද්රාවණවල අල්ට්රා පෙරහනය සඳහා ඉහළ යන දුස්ස්රාවීතාවයට ප්රතිරෝධය දැක්වීම සඳහා ප්රවේශමෙන් TMP කළමනාකරණය අවශ්ය වේ.
- PEGylation හෝ අනෙකුත් ප්රෝටීන් වෙනස් කිරීම් පටලය සමඟ අන්තර්ක්රියා වෙනස් කරයි, අපේක්ෂිත ප්රවාහයට අවශ්ය TMP වලට බලපායි.
3.3. TMP අධීක්ෂණය සහ ප්රශස්තකරණය කිරීම
තුළ TMP පවත්වා ගැනීමසාමාන්ය ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩන පරාසයස්ථායී අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් පටල ක්රියාකාරිත්වය සහ නිෂ්පාදන ගුණාත්මකභාවය සඳහා ඉතා වැදගත් වේ. කාලයත් සමඟ, අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ප්රගතියත් සමඟ, සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය සහ අපිරිසිදු වීම TMP ඉහළ යාමට හේතු විය හැක, සමහර විට වේගයෙන්.
අධීක්ෂණ පිළිවෙත්:
- තත්ය කාලීන අධීක්ෂණය:TMP ඇතුල්වීම, රඳවා තබා ගැනීම සහ විනිවිද යාම හරහා නිරීක්ෂණය කෙරේ.පීඩන සම්ප්රේෂක.
- රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය:ප්රෝටීන් සහ සහායක සාන්ද්රණයන් ආක්රමණශීලී නොවන ලෙස නිරීක්ෂණය කිරීම සඳහා භාවිතා කරයි, අල්ට්රා ෆිල්ටරේෂන් සහ ඩයෆිල්ටරේෂන් අතරතුර අනුවර්තන TMP පාලනයට පහසුකම් සපයයි.
- උසස් පාලනය:විස්තීරණ කල්මන් පෙරහන් (EKF) මඟින් සංවේදක දත්ත සැකසිය හැකි අතර, අධික අපිරිසිදුකම වළක්වා ගැනීම සඳහා TMP ස්වයංක්රීයව සකසයි.
- ආරම්භක TMP සාමාන්ය පරාසය තුළ සකසන්න:ප්රවාහය අඩු කිරීමට ඉතා අඩු නොවිය යුතුය, වේගවත් අපිරිසිදුකම වළක්වා ගැනීමට ඉතා ඉහළ නොවිය යුතුය.
- දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි වන විට TMP සකසන්න:අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණ අවධියේදී, අවශ්ය විට පමණක් TMP ක්රමයෙන් වැඩි කරන්න.
- පෝෂක ප්රවාහය සහ pH අගය පාලනය කරන්න:පෝෂක ප්රවාහය වැඩි කිරීම හෝ TMP අඩු කිරීම සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය සහ අපිරිසිදු වීම අවම කරයි.
- පටල පිරිසිදු කිරීම සහ ප්රතිස්ථාපනය:ඉහළ TMPs නිතර නිතර පිරිසිදු කිරීම සහ පටල ආයු කාලය අඩු කිරීම සමඟ සම්බන්ධ වේ.
උපාය මාර්ග ප්රශස්තකරණය:
උදාහරණ:
- ප්රෝටීන් සැකසුම් මාර්ගවල විඛාදනයට ලක්වීමෙන් අපිරිසිදු වීම TMP වැඩි වීමට සහ ප්රවාහය අඩු වීමට හේතු වන අතර, සාමාන්ය ක්රියාකාරිත්වය යථා තත්ත්වයට පත් කිරීම සඳහා පටල පිරිසිදු කිරීම හෝ ප්රතිස්ථාපනය කිරීම අවශ්ය වේ.
- එන්සයිම පූර්ව ප්රතිකාර (උදා: පෙක්ටිනේස් එකතු කිරීම) මගින් ඉහළ දුස්ස්රාවීතාවයකින් යුත් රැප්සීඩ් ප්රෝටීන් අල්ට්රා පෙරීමේදී TMP අඩු කර පටල ආයු කාලය දීර්ඝ කළ හැකිය.
3.4. TFF පද්ධතිවල TMP
ස්පර්ශක (තීර්යක්) ප්රවාහ පෙරීම (TFF) ක්රියාත්මක වන්නේ පෝෂක ද්රාවණය පටලය හරහා සෘජුවම නොව එය හරහා යොමු කිරීමෙනි, එය TMP ගතිකත්වයට සැලකිය යුතු ලෙස බලපායි.
TMP නියාමනය සහ ශේෂය
- TFF ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TFF TMP):අධික TMP වළක්වා ගැනීම සඳහා පාරගම්ය ප්රවාහය උපරිම කිරීම සඳහා පෝෂක ප්රවාහ අනුපාතය සහ පොම්ප පීඩනය යන දෙකම පාලනය කිරීමෙන් කළමනාකරණය කෙරේ.
- පරාමිතීන් ප්රශස්ත කිරීම:ආහාර ප්රවාහය වැඩි කිරීම ප්රෝටීන වල දේශීය තැන්පත් වීම අඩු කරයි, TMP ස්ථාවර කරයි, සහ පටල අපිරිසිදුකම අඩු කරයි.
- පරිගණකමය ආකෘති නිර්මාණය:CFD ආකෘති උපරිම නිෂ්පාදන ප්රතිසාධනය, සංශුද්ධතාවය සහ අස්වැන්න සඳහා TFF TMP පුරෝකථනය කර ප්රශස්ත කරයි - විශේෂයෙන් mRNA හෝ බාහිර සෛලීය වෙසිලි හුදකලාව වැනි ක්රියාවලීන් සඳහා වැදගත් වේ.
උදාහරණ:
- ජෛව සැකසුම් වලදී, ප්රශස්ත TFF TMP මගින් ක්ෂය වීමකින් තොරව >70% mRNA ප්රතිසාධනය ලබා දෙන අතර, අතිශය කේන්ද්රාපසාරී ක්රම අභිබවා යයි.
- ගණිතමය ආකෘති සහ සංවේදක ප්රතිපෝෂණ මගින් දැනුම් දෙන අනුවර්තන TMP පාලනය, පටල ප්රතිස්ථාපන සංඛ්යාතය අඩු කරන අතර අපිරිසිදුකම අවම කිරීම හරහා පටල ආයු කාලය වැඩි කරයි.
ප්රධාන කරුණු:
- ක්රියාවලි කාර්යක්ෂමතාව, ප්රවාහය සහ පටල සෞඛ්යය පවත්වා ගැනීම සඳහා TMP ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය TFF තුළ ක්රියාකාරීව කළමනාකරණය කළ යුතුය.
- ක්රමානුකූල TMP ප්රශස්තිකරණය මෙහෙයුම් පිරිවැය අඩු කරයි, ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් නිෂ්පාදන ප්රතිසාධනයට සහාය වේ, සහ ප්රෝටීන් අල්ට්රා පෙරීම සහ ඒ ආශ්රිත ක්රියාවලීන්හි පටල ආයු කාලය දීර්ඝ කරයි.
අපිරිසිදු යාන්ත්රණ සහ දුස්ස්රාවීතාවයට ඒවායේ සම්බන්ධතාවය
ප්රෝටීන් අල්ට්රා පෙරීමේ ප්රධාන අපිරිසිදු මාර්ග
ප්රෝටීන් අල්ට්රා පෙරහනය විවිධ අපිරිසිදු මාර්ග කිහිපයකින් බලපායි:
විඛාදන අපවිත්ර වීම:විඛාදන නිෂ්පාදන - සාමාන්යයෙන් යකඩ ඔක්සයිඩ් - පටල මතුපිට එකතු වන විට සිදු වේ. මේවා ප්රවාහය අඩු කරන අතර සම්මත රසායනික පිරිසිදු කිරීමේ කාරක සමඟ ඉවත් කිරීමට අපහසු වේ. විඛාදන අපිරිසිදුකම පටල ක්රියාකාරිත්වය අඛණ්ඩව නැතිවීමට හේතු වන අතර කාලයත් සමඟ පටල ප්රතිස්ථාපන වාර ගණන වැඩි කරයි. ජල පිරිපහදු කිරීම සහ ප්රෝටීන් යෙදීම් සඳහා භාවිතා කරන PVDF සහ PES පටල සමඟ එහි බලපෑම විශේෂයෙන් දරුණු වේ.
කාබනික අපවිත්රකරණය:ප්රධාන වශයෙන් ගව සෙරුම් ඇල්බියුමින් (BSA) වැනි ප්රෝටීන මගින් ප්රේරණය වන අතර පොලිසැකරයිඩ (උදා: සෝඩියම් ඇල්ජිනේට්) වැනි අනෙකුත් කාබනික ද්රව්ය ඉදිරියේ තීව්ර විය හැක. යාන්ත්රණවලට පටල සිදුරු මතට අවශෝෂණය වීම, සිදුරු ප්ලග් කිරීම සහ කේක් තට්ටුවක් සෑදීම ඇතුළත් වේ. බහු කාබනික සංරචක පවතින විට සහජීවන බලපෑම් ඇති වන අතර මිශ්ර-දූෂිත පද්ධති තනි-ප්රෝටීන් පෝෂණයට වඩා දරුණු අපිරිසිදුකමක් අත්විඳිති.
සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය:අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ප්රගතියත් සමඟ, රඳවා ගත් ප්රෝටීන පටල මතුපිට අසල එකතු වී, දේශීය සාන්ද්රණය සහ දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි කරයි. මෙය අපිරිසිදු වීමේ ප්රවණතාව වැඩි කරන සහ ප්රවාහය අඩු කරන ධ්රැවීකරණ ස්ථරයක් නිර්මාණය කරයි. ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය සහ ප්රවාහ ගතිකය මගින් සෘජුවම බලපෑමට ලක්වන අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණ අවධිය ඉදිරියට යන විට ක්රියාවලිය වේගවත් වේ.
කොලොයිඩල් සහ මිශ්ර-දූව්ය අපවිත්ර වීම:කොලොයිඩල් ද්රව්ය (උදා: සිලිකා, අකාබනික ඛනිජ) ප්රෝටීන සමඟ අන්තර්ක්රියා කළ හැකි අතර, පටල අපිරිසිදුකම උග්ර කරන සංකීර්ණ සමුච්ච ස්ථර නිර්මාණය කරයි. උදාහරණයක් ලෙස, කොලොයිඩල් සිලිකා පැවතීම, විශේෂයෙන් කාබනික ද්රව්ය සමඟ සංයෝජනය වූ විට හෝ උප ප්රශස්ත pH තත්වයන් යටතේ, ප්රවාහ අනුපාත සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කරයි.
ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතාවයේ බලපෑම අපිරිසිදුකම වර්ධනයට
ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවිතතාවය අපිරිසිදු චාලක විද්යාවට සහ පටල සම්පීඩනයට දැඩි ලෙස බලපායි:
වේගවත් අපිරිසිදුකම:ප්රෝටීන් ද්රාවණයේ දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි වීම නිසා රඳවා ගත් ද්රාව්ය නැවත ප්රවාහනයට ප්රතිරෝධය වැඩි වන අතර එමඟින් කේක් ස්ථර සෑදීම වේගවත් වේ. මෙය ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TMP) වැඩි කරන අතර පටල සම්පීඩනය සහ අපිරිසිදු වීම වේගවත් කරයි.
විසඳුමේ සංයුතියේ බලපෑම්:ප්රෝටීන් වර්ගය දුස්ස්රාවිතතාවය වෙනස් කරයි; ගෝලීය ප්රෝටීන (උදා: BSA) සහ විස්තීර්ණ ප්රෝටීන ප්රවාහය සහ ධ්රැවීකරණය සම්බන්ධයෙන් වෙනස් ලෙස හැසිරේ. පොලිසැකරයිඩ හෝ ග්ලිසරෝල් වැනි සංයෝග එකතු කිරීම දුස්ස්රාවිතතාවය සැලකිය යුතු ලෙස වැඩි කරයි, අපිරිසිදු වීම ප්රවර්ධනය කරයි. ඉහළ සාන්ද්රණයන්හි ආකලන සහ ප්රෝටීන් එකතු කිරීම පටල අවහිර වීමේ වේගය තවදුරටත් තීව්ර කරයි, ප්රවාහය සහ පටල ආයු කාලය යන දෙකම සෘජුවම අඩු කරයි.
මෙහෙයුම් ප්රතිවිපාක:තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීමේ ක්රියාවලීන්හි පෙරීමේ අනුපාත පවත්වා ගැනීම සඳහා ඉහළ දුස්ස්රාවිතතාවයක් සඳහා වැඩි TMP අවශ්ය වේ. ඉහළ TMP වලට දිගු කාලයක් නිරාවරණය වීමෙන් ආපසු හැරවිය නොහැකි අපිරිසිදුකම වැඩි වන අතර, බොහෝ විට නිතර නිතර පටල පිරිසිදු කිරීම හෝ කලින් පටල ප්රතිස්ථාපනය කිරීම අවශ්ය වේ.
ආහාර ලක්ෂණ වල කාර්යභාරය
ආහාර ලක්ෂණ - එනම් ප්රෝටීන් ගුණාංග සහ ජල රසායන විද්යාව - අපිරිසිදුකමේ බරපතලකම තීරණය කරයි:
ප්රෝටීන් ප්රමාණය සහ ව්යාප්තිය:විශාල හෝ සමුච්චිත ප්රෝටීන වලට සිදුරු අවහිර කිරීම සහ කේක් ගොඩනැගීමට වැඩි ප්රවණතාවක් ඇති අතර, අල්ට්රා ෆිල්ටරේෂන් ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය අතරතුර දුස්ස්රාවීතාවය සහ සංයුක්ත ප්රවණතා ඉහළ නංවයි.
pH අගය:ඉහළ pH අගය විද්යුත් ස්ථිතික විකර්ෂණය වැඩි කරයි, පටලය අසල ප්රෝටීන සමුච්චය වීම වළක්වයි, එමඟින් අපිරිසිදු වීම අඩු කරයි. ඊට වෙනස්ව, ආම්ලික තත්වයන් විකර්ෂණය අඩු කරයි, විශේෂයෙන් කොලොයිඩල් සිලිකා සඳහා, පටල අපිරිසිදු වීම උග්ර කරන අතර ප්රවාහ අනුපාත අඩු කරයි.
උෂ්ණත්වය:අඩු ක්රියාවලි උෂ්ණත්වයන් සාමාන්යයෙන් චාලක ශක්තිය අඩු කරයි, එමඟින් අපිරිසිදු වීමේ වේගය මන්දගාමී කළ හැකි නමුත් ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතාව වැඩි කරයි. ඉහළ උෂ්ණත්වයන් අපිරිසිදු වීම වේගවත් කරන නමුත් පිරිසිදු කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කළ හැකිය.
කොලොයිඩල්/අකාබනික ද්රව්ය:විශේෂයෙන් ආම්ලික තත්වයන් යටතේ කොලොයිඩල් සිලිකා හෝ ලෝහ පැවතීම අපිරිසිදු වීම තීව්ර කරයි. සිලිකා අංශු සම්පූර්ණ ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි කරන අතර සිදුරු භෞතිකව අවහිර කරයි, අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණය අඩු කාර්යක්ෂම කරන අතර සමස්ත පටල ආයු කාලය සහ ක්රියාකාරිත්වය අඩු කරයි.
අයනික සංයුතිය:ඇතැම් අයනික විශේෂ (Na⁺, Zn²⁺, K⁺) එකතු කිරීමෙන් ප්රෝටීන සහ පටල අතර විද්යුත් ස්ථිතික සහ සජලන බල වෙනස් කිරීමෙන් අපිරිසිදු වීම අඩු කළ හැකිය. කෙසේ වෙතත්, Ca²⁺ වැනි අයන බොහෝ විට එකතු කිරීම ප්රවර්ධනය කරන අතර අපිරිසිදු වීමේ විභවය වැඩි කරයි.
උදාහරණ:
- තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීම අතරතුර, ඉහළ අණුක බර ප්රෝටීන සහ ඉහළ දුස්ස්රාවිතතාවයෙන් පොහොසත් ආහාරයක් වේගවත් ප්රවාහ පහත වැටීමක් අත්විඳිනු ඇත, පිරිසිදු කිරීමේ සහ ප්රතිස්ථාපන චර්යාවන් උත්සන්න වේ.
- පෝෂක ජලයේ කොලොයිඩල් සිලිකා අඩංගු වන අතර ආම්ලික වන විට, සිලිකා එකතු වීම සහ තැන්පත් වීම තීව්ර වන අතර, අපිරිසිදු වීමේ අනුපාතය බෙහෙවින් වැඩි වන අතර පටල ක්රියාකාරිත්වය අඩු වේ.
සාරාංශයක් ලෙස, අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණය ප්රශස්ත කිරීම, පටල අපිරිසිදුකම අඩු කිරීම සහ පටල ආයු කාලය උපරිම කිරීම සඳහා ද්රාවණ දුස්ස්රාවීතාවය, අපිරිසිදු වර්ග සහ පෝෂක ලක්ෂණ අතර අන්තර් ක්රියාකාරිත්වය අවබෝධ කර ගැනීම අත්යවශ්ය වේ.
සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය සහ එහි කළමනාකරණය
සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය යනු කුමක්ද?
සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය යනු අල්ට්රා පෙරීම අතරතුර පටල/ද්රාවණ අතුරුමුහුණතෙහි ප්රෝටීන වැනි රඳවා ගත් ද්රාව්යයේ දේශීයකරණය වූ සමුච්චයයි. ප්රෝටීන් ද්රාවණවල සන්දර්භය තුළ, අර්ධ පාරගම්ය පටලයට එරෙහිව ද්රව ගලා යන විට, පටලය මගින් ප්රතික්ෂේප කරන ලද ප්රෝටීන මතුපිටට යාබදව තුනී මායිම් ස්ථරයක ගොඩගැසීමට නැඹුරු වේ. මෙම ගොඩනැගීමේ ප්රතිඵලයක් ලෙස තියුණු සාන්ද්රණ අනුක්රමයක් ඇති වේ: පටලයේම ඉහළ ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය, තොග ද්රාවණයේ බෙහෙවින් අඩුය. මෙම සංසිද්ධිය ආපසු හැරවිය හැකි අතර ජල ගතික බලවේග මගින් පාලනය වේ. එය පටල අපිරිසිදුකමට ප්රතිවිරුද්ධව පවතී, එයට පටලය තුළ හෝ මතට වඩා ස්ථිර තැන්පත් වීමක් හෝ අවශෝෂණයක් ඇතුළත් වේ.
සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය දුස්ස්රාවීතාවය සහ අපිරිසිදුකම උග්ර කරන ආකාරය
පටල මතුපිටදී, ප්රෝටීන අඛණ්ඩව සමුච්චය වීම නිසා දේශීය ද්රාව්ය සාන්ද්රණය වැඩි කරන මායිම් ස්ථරයක් සාදයි. මෙය සැලකිය යුතු බලපෑම් දෙකක් ඇති කරයි:
දේශීයකරණය වූ දුස්ස්රාවිතතාවයේ වැඩි වීම:පටලය අසල ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය ඉහළ යන විට, මෙම ක්ෂුද්ර කලාපයේ ප්රෝටීන් ද්රාවණයේ දුස්ස්රාවිතතාවය ද වැඩි වේ. ඉහළ දුස්ස්රාවිතතාවය ද්රාව්ය පටලයෙන් ඉවතට ප්රවාහනය කිරීම වළක්වයි, සාන්ද්රණ අනුක්රමය තවදුරටත් ඉහළ නංවන අතර ප්රවාහයට ප්රතිරෝධය වැඩි කරන ප්රතිපෝෂණ පුඩුවක් නිර්මාණය කරයි. මෙය පාරගම්ය ප්රවාහය අඩු කිරීමට සහ අඛණ්ඩ පෙරීම සඳහා ඉහළ ශක්ති අවශ්යතාවයක් ඇති කරයි.
පටල අපවිත්ර වීම පහසු කිරීම:පටලය අසල ඉහළ ප්රෝටීන් සාන්ද්රණයක් ප්රෝටීන් සමුච්චය වීමේ සම්භාවිතාව වැඩි කරන අතර සමහර පද්ධතිවල ජෙල් තට්ටුවක් සෑදේ. මෙම ස්ථරය පටල සිදුරු අවහිර කරන අතර ප්රවාහයට ඇති ප්රතිරෝධය තවදුරටත් වැඩි කරයි. එවැනි තත්වයන් ආපසු හැරවිය නොහැකි අපිරිසිදුකම ආරම්භ වීමට ඉඩ සලසයි, එහිදී ප්රෝටීන් සමුච්චය සහ අපද්රව්ය භෞතිකව හෝ රසායනිකව පටල අනුකෘතියට බන්ධනය වේ.
පර්යේෂණාත්මක රූපකරණය (උදා: ඉලෙක්ට්රෝන අන්වීක්ෂය) මගින් පටලයේ නැනෝ ප්රමාණයේ ප්රෝටීන් පොකුරු වේගයෙන් එකතු වීම තහවුරු කරන අතර, මෙහෙයුම් සැකසුම් නිසි ලෙස කළමනාකරණය නොකළහොත් සැලකිය යුතු තැන්පතු දක්වා වර්ධනය විය හැකිය.
සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය අවම කිරීමේ උපාය මාර්ග
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය හෝ තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීමේදී සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය කළමනාකරණය කිරීම සඳහා ද්විත්ව ප්රවේශයක් අවශ්ය වේ: ජල ගතිකය සකස් කිරීම සහ මෙහෙයුම් පරාමිතීන් සුසර කිරීම.
හරස් ප්රවාහ ප්රවේග ප්රශස්තිකරණය:
හරස් ප්රවාහ ප්රවේගය වැඩි කිරීම පටලය හරහා ස්පර්ශක ප්රවාහය වැඩි කරයි, කැපුම ප්රවර්ධනය කරයි සහ සාන්ද්රණ මායිම් ස්ථරය තුනී කරයි. වඩාත් ප්රබල කැපුම පටල මතුපිටින් සමුච්චිත ප්රෝටීන අතුගා දමයි, ධ්රැවීකරණය සහ අපිරිසිදු වීමේ අවදානම යන දෙකම අඩු කරයි. නිදසුනක් ලෙස, ස්ථිතික මිශ්රණ භාවිතා කිරීම හෝ ගෑස් ස්පාර්ජිං හඳුන්වා දීම ද්රාව්ය ස්ථරයට බාධා කරයි, විශේෂයෙන් තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීමේ ක්රියාවලියේදී පාරගම්ය ප්රවාහය සහ කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කරයි.
මෙහෙයුම් පරාමිතීන් වෙනස් කිරීම:
ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TMP):TMP යනු පටලය හරහා පීඩන වෙනස සහ අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සඳහා ගාමක බලයයි. කෙසේ වෙතත්, පෙරීම වේගවත් කිරීම සඳහා TMP ඉහළට තල්ලු කිරීම සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය තීව්ර කිරීමෙන් ප්රතිවිපාක ඇති කළ හැකිය. සාමාන්ය ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩන පරාසයට අනුගත වීම - ප්රෝටීන් අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සඳහා නියම කර ඇති සීමාවන් ඉක්මවා නොයෑම - අධික ද්රාව්ය ගොඩනැගීම සහ දේශීය දුස්ස්රාවිතතාවයේ ඒ ආශ්රිත වැඩිවීම වැළැක්වීමට උපකාරී වේ.
කැපුම් අනුපාතය:හරස් ප්රවාහ ප්රවේගයේ සහ නාලිකා නිර්මාණයේ ශ්රිතයක් වන කැපුම් අනුපාතය, ද්රාව්ය ප්රවාහන ගතිකයේ කේන්ද්රීය කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. ඉහළ කැපුම් ධ්රැවීකරණ ස්ථරය තුනී හා ජංගම ලෙස තබා ගන්නා අතර, පටලය අසල ද්රාව්ය-ක්ෂය වූ කලාපය නිතර අලුත් කිරීමට ඉඩ සලසයි. කැපුම් අනුපාතය වැඩි කිරීම ප්රෝටීන සමුච්චය වීමට ඇති කාලය අඩු කරන අතර අතුරු මුහුණතේ දුස්ස්රාවීතාවය ඉහළ යාම අවම කරයි.
පෝෂක ගුණාංග:එන ප්රෝටීන් ද්රාවණයේ ගුණාංග සකස් කිරීම - ප්රෝටීන් ද්රාවණයේ දුස්ස්රාවීතාවය අඩු කිරීම, සමස්ථ අන්තර්ගතය අඩු කිරීම හෝ pH අගය සහ අයනික ශක්තිය පාලනය කිරීම වැනි - සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණයේ ප්රමාණය සහ බලපෑම අඩු කිරීමට උපකාරී වේ. ආහාර පූර්ව ප්රතිකාර සහ සූත්රගත කිරීමේ වෙනස්කම් මගින් අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් පටල ක්රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කළ හැකි අතර පටල පිරිසිදු කිරීමේ වාර ගණන අඩු කිරීමෙන් පටල ආයු කාලය දීර්ඝ කළ හැකිය.
යෙදුම් උදාහරණය:
ඒකක්ලෝනල් ප්රතිදේහ සාන්ද්රණය කිරීම සඳහා ස්පර්ශක ප්රවාහ පෙරහන (TFF) භාවිතා කරන බලාගාරයක් ප්රවේශමෙන් ප්රශස්තිකරණය කරන ලද හරස් ප්රවාහ ප්රවේග යොදන අතර දැඩි කවුළුවක් තුළ TMP පවත්වා ගනී. එසේ කිරීමෙන්, ක්රියාකරුවන් සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය සහ පටල අපිරිසිදුකම අවම කරයි, පටල ප්රතිස්ථාපන සංඛ්යාතය සහ පිරිසිදු කිරීමේ චක්ර දෙකම අඩු කරයි - මෙහෙයුම් පිරිවැය සෘජුවම අඩු කිරීම සහ නිෂ්පාදන අස්වැන්න වැඩි දියුණු කිරීම.
ප්රෝටීන් සැකසීමේදී සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණයට අදාළ අහිතකර බලපෑම් අවම කිරීම සහ අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණ ක්රියාකාරිත්වය ප්රශස්ත කිරීම සඳහා තත්ය කාලීන ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවීතාවය මැනීම ඇතුළුව මෙම විචල්යයන් නිසි ලෙස සකස් කිරීම සහ නිරීක්ෂණය කිරීම මූලික වේ.
අධි-දුස්ස්රාවීතාවයෙන් යුත් ප්රෝටීන් ද්රාවණ සඳහා අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ප්රශස්ත කිරීම
6.1. මෙහෙයුම් හොඳම පිළිවෙත්
ඉහළ දුස්ස්රාවීතාවයකින් යුත් ප්රෝටීන් ද්රාවණ සමඟ ප්රශස්ත අල්ට්රා පෙරීමේ කාර්ය සාධනය පවත්වා ගැනීම සඳහා ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TMP), ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය සහ ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතාවය අතර සියුම් සමතුලිතතාවයක් අවශ්ය වේ. TMP - පටලය හරහා පීඩනයේ වෙනස - අල්ට්රා පෙරීමේ ප්රෝටීන් සාන්ද්රණ අනුපාතයට සහ පටල අපිරිසිදු වීමේ මට්ටමට සෘජුවම බලපායි. මොනොක්ලෝනල් ප්රතිදේහ හෝ ඉහළ සාන්ද්රණයකින් යුත් සෙරුම් ප්රෝටීන වැනි දුස්ස්රාවී ද්රාවණ සැකසීමේදී, TMP හි ඕනෑම අධික වැඩිවීමක් මුලින් ප්රවාහය වැඩි කළ හැකි නමුත්, එය පටලයේ මතුපිට අපිරිසිදු වීම සහ ප්රෝටීන් සමුච්චය වීම වේගයෙන් වේගවත් කරයි. මෙය සම්මුතිවාදී සහ අස්ථායී පෙරීමේ ක්රියාවලියකට මඟ පාදයි, ඉහළ TMP සහ 200 mg/mL ට වැඩි ප්රෝටීන් සාන්ද්රණයකින් සෑදෙන ඝන ප්රෝටීන් ස්ථර පෙන්වන රූප අධ්යයනයන් මගින් තහවුරු වේ.
ප්රශස්ත ප්රවේශය වන්නේ පද්ධතිය තීරණාත්මක TMP අසල ක්රියාත්මක කිරීම, නමුත් ඉක්මවා නොයෑමයි. මෙම අවස්ථාවේදී, ඵලදායිතාව උපරිම වේ, නමුත් ආපසු හැරවිය නොහැකි අපිරිසිදු වීමේ අවදානම අවම මට්ටමක පවතී. ඉතා ඉහළ දුස්ස්රාවිතතා සඳහා, මෑත සොයාගැනීම් යෝජනා කරන්නේ සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය සහ ප්රෝටීන් තැන්පත් වීම අවම කිරීම සඳහා TMP අඩු කිරීම සහ ඒ සමඟම ආහාර ප්රවාහය (තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීම) වැඩි කිරීමයි. උදාහරණයක් ලෙස, Fc-විලයන ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය පිළිබඳ අධ්යයනයන් පෙන්නුම් කරන්නේ අඩු TMP සැකසුම් නිෂ්පාදන අලාභය අඩු කරන අතරම ස්ථාවර ප්රවාහය පවත්වා ගැනීමට උපකාරී වන බවයි.
අල්ට්රා ෆිල්ටරේෂන් අතරතුර ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය ක්රමයෙන් හා ක්රමානුකූලව වැඩි කිරීම ඉතා වැදගත් වේ. හදිසි සාන්ද්රණ පියවර මඟින් ද්රාවණය ඉතා ඉක්මනින් ඉහළ දුස්ස්රාවීතා තන්ත්රයකට බල කළ හැකි අතර, සමුච්චය කිරීමේ අවදානම් සහ අපිරිසිදු වීමේ බරපතලකම යන දෙකම වැඩි කරයි. ඒ වෙනුවට, ප්රෝටීන් මට්ටම් ක්රමයෙන් ඉහළ නැංවීම මඟින් TMP, හරස් ප්රවාහ ප්රවේගය සහ pH අගය වැනි ක්රියාවලි පරාමිතීන් සමාන්තරව සකස් කිරීමට ඉඩ සලසයි, එමඟින් පද්ධති ස්ථායිතාව පවත්වා ගැනීමට උපකාරී වේ. එන්සයිම අල්ට්රා ෆිල්ටරේෂන් සිද්ධි අධ්යයනයන් සනාථ කරන්නේ මෙම අදියරවලදී අඩු මෙහෙයුම් පීඩන පවත්වා ගැනීම සාන්ද්රණයේ පාලිත වැඩිවීමක් සහතික කරන බවත්, නිෂ්පාදන අඛණ්ඩතාව ආරක්ෂා කරන අතරම ප්රවාහ පහත වැටීම අවම කරන බවත්ය.
6.2. පටල ප්රතිස්ථාපන සංඛ්යාතය සහ නඩත්තුව
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් වලදී පටල ප්රතිස්ථාපනයේ වාර ගණන අපිරිසිදු වීම සහ අඩුවන ප්රවාහයේ දර්ශක සමඟ තදින් සම්බන්ධ වේ. ආයු කාලය අවසන් වන දර්ශකයක් ලෙස සාපේක්ෂ ප්රවාහයේ පහත වැටීම මත පමණක් රඳා පැවතීම වෙනුවට, සමුච්චිත ද්රව්ය මගින් පනවන ලද ප්රතිරෝධය නියෝජනය කරන ප්රමාණාත්මක මිනුමක් වන නිශ්චිත අපිරිසිදු ප්රතිරෝධය නිරීක්ෂණය කිරීම වඩාත් විශ්වාසදායක බව ඔප්පු වී ඇත, විශේෂයෙන් මිශ්ර-ප්රෝටීන් හෝ ප්රෝටීන්-පොලිසැකරයිඩ පෝෂණයන්හි, අපිරිසිදු වීම වඩාත් වේගයෙන් හා දැඩි ලෙස සිදුවිය හැකිය.
අතිරේක අපිරිසිදු දර්ශක සඳහා නිරීක්ෂණය කිරීම ද ඉතා වැදගත් වේ. මතුපිට තැන්පත් වීමේ දෘශ්යමාන සලකුණු, අසමාන විනිවිද යාමේ ප්රවාහය හෝ TMP හි අඛණ්ඩ වැඩිවීම් (පිරිසිදු කිරීම නොතකා) යන සියල්ලම පටල අසාර්ථකත්වයට පෙර දියුණු අපිරිසිදුකම පිළිබඳ අනතුරු ඇඟවීමේ සංඥා වේ. වෙනස් කරන ලද අපිරිසිදු දර්ශකය (MFI-UF) නිරීක්ෂණය කිරීම සහ පටල ක්රියාකාරිත්වය සමඟ එය සහසම්බන්ධ කිරීම වැනි ශිල්පීය ක්රම මඟින් ප්රතික්රියාශීලී වෙනස්කම් වෙනුවට ප්රතිස්ථාපනය පිළිබඳ පුරෝකථන කාලසටහන්ගත කිරීමට හැකියාව ලැබේ, එමඟින් අක්රීය කාලය අවම කර නඩත්තු වියදම් පාලනය කරයි.
කාබනික අපද්රව්ය සමුච්චය වීමෙන් පමණක් නොව, විශේෂයෙන් අධික pH අගයකින් හෝ ඉහළ ලුණු සාන්ද්රණයකින් ක්රියාත්මක වන ක්රියාවලීන්හිදී විඛාදනය මගින්ද පටල අඛණ්ඩතාව අවදානමට ලක් වේ. විඛාදනය සහ අපද්රව්ය තැන්පත් වීම යන දෙකම කළමනාකරණය කිරීම සඳහා නිතිපතා පරීක්ෂණ සහ රසායනික පිරිසිදු කිරීමේ ක්රම ස්ථාපිත කළ යුතුය. විඛාදනයට අදාළ අපද්රව්ය නිරීක්ෂණය කළ විට, තිරසාර පටල ආයු කාලය සහ ස්ථාවර අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් පටල ක්රියාකාරිත්වය සහතික කිරීම සඳහා පටල පිරිසිදු කිරීමේ වාර ගණන සහ ප්රතිස්ථාපන කාල පරතරයන් සකස් කළ යුතුය. මෙම ගැටළු වල බලපෑම අවම කිරීම සහ ඵලදායී ක්රියාකාරිත්වය දිගු කිරීම සඳහා හොඳින්, කාලසටහන්ගත නඩත්තුව අත්යවශ්ය වේ.
6.3. ක්රියාවලි පාලනය සහ පේළිගත දුස්ස්රාවීතාවය මැනීම
අල්ට්රා ෆිල්ටරේෂන් ක්රියාවලිය පාලනය කිරීම සඳහා, විශේෂයෙන් සාන්ද්රණයන් සහ දුස්ස්රාවිතතාවයන් වැඩි වන විට, ප්රෝටීන් ද්රාවණයේ දුස්ස්රාවීතාවයේ නිරවද්ය, තත්ය කාලීන මිනුම අත්යවශ්ය වේ. පේළිගත දුස්ස්රාවීතා මිනුම් පද්ධති අඛණ්ඩ අධීක්ෂණයක් සපයන අතර, ක්ෂණික ප්රතිපෝෂණ ලබා දෙන අතර පද්ධති පරාමිතීන්ට ගතික ගැලපීම් සක්රීය කරයි.
ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවීතාවය මැනීමේ භූ දර්ශනය නව තාක්ෂණයන් මගින් පරිවර්තනය කර ඇත:
කල්මන් පෙරහන සහිත රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය: විස්තීර්ණ කල්මන් පෙරහන් මගින් සහාය දක්වන තත්ය කාලීන රාමන් විශ්ලේෂණය, ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය සහ බෆර් සංයුතිය පිළිබඳ ශක්තිමත් ලුහුබැඳීමක් සක්රීය කරයි. මෙම ප්රවේශය සංවේදීතාව සහ නිරවද්යතාවය වැඩි කරයි, අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණය සහ ඩයෆිල්ටරේෂන් සඳහා ක්රියාවලි ස්වයංක්රීයකරණයට සහාය වේ.
ස්වයංක්රීය චාලක කේශනාලිකා දුස්ස්රාවිතතාවය: පරිගණක දැක්ම භාවිතා කරමින්, මෙම තාක්ෂණය ස්වයංක්රීයව ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතාවය මනින අතර, අතින් දෝෂ මඟහරවා ගනිමින් සහ බහු ක්රියාවලි ප්රවාහ හරහා පුනරාවර්තනය කළ හැකි, බහුකාර්ය අධීක්ෂණයක් ලබා දෙයි. එය සම්මත සහ සංකීර්ණ ප්රෝටීන් සූත්රගත කිරීම් දෙකටම වලංගු වන අතර අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණ අවධියේදී මැදිහත්වීම අඩු කරයි.
ක්ෂුද්ර තරල භූ විද්යා උපාංග: ක්ෂුද්ර තරල පද්ධති, නිව්ටෝනියානු නොවන, ඉහළ දුස්ස්රාවීතාවයකින් යුත් ප්රෝටීන් විසඳුම් සඳහා පවා සවිස්තරාත්මක, අඛණ්ඩ භූ විද්යාත්මක පැතිකඩ ලබා දෙයි. ඖෂධ නිෂ්පාදනය, ක්රියාවලි විශ්ලේෂණ තාක්ෂණ (PAT) උපාය මාර්ග සහ ප්රතිපෝෂණ ලූප සමඟ ඒකාබද්ධ කිරීමේදී මේවා විශේෂයෙන් වටිනා වේ.
මෙම මෙවලම් භාවිතයෙන් ක්රියාවලි පාලනය මඟින් දුස්ස්රාවීතා වෙනස්කම් වලට ප්රතිචාර වශයෙන් TMP, පෝෂණ අනුපාතය හෝ හරස් ප්රවාහ ප්රවේගය තත්ය කාලීනව ගැලපීම සඳහා ප්රතිපෝෂණ ලූප ක්රියාත්මක කිරීමට හැකියාව ලැබේ. උදාහරණයක් ලෙස, පේළිගත සංවේදනය දුස්ස්රාවීතාවයේ හදිසි වැඩිවීමක් (සාන්ද්රණය වැඩිවීම හෝ එකතු කිරීම හේතුවෙන්) අනාවරණය කර ගන්නේ නම්, අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් හි සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණයේ ආරම්භය සීමා කිරීම සඳහා TMP ස්වයංක්රීයව අඩු කිරීමට හෝ හරස් ප්රවාහ ප්රවේගය වැඩි කිරීමට හැකිය. මෙම ප්රවේශය පටල ආයු කාලය දීර්ඝ කරනවා පමණක් නොව, ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවීතාවයට බලපාන සාධක ගතිකව කළමනාකරණය කිරීමෙන් ස්ථාවර නිෂ්පාදන ගුණාත්මක භාවයට සහාය වේ.
වඩාත් සුදුසු දුස්ස්රාවීතා අධීක්ෂණ තාක්ෂණය තෝරා ගැනීම අපේක්ෂිත දුස්ස්රාවීතා පරාසය, ප්රෝටීන් සූත්රගත කිරීමේ සංකීර්ණතාව, ඒකාබද්ධ කිරීමේ අවශ්යතා සහ පිරිවැය ඇතුළුව අල්ට්රා පෙරහන් යෙදුමේ නිශ්චිත අවශ්යතා මත රඳා පවතී. තත්ය කාලීන අධීක්ෂණයේ සහ ගතික ක්රියාවලි පාලනයේ මෙම දියුණුව ඉහළ දුස්ස්රාවීතාවයකින් යුත් ප්රෝටීන් විසඳුම් සඳහා අල්ට්රා පෙරහන් ප්රශස්ත කිරීමේ හැකියාව සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු කර ඇති අතර, මෙහෙයුම් ස්ථායිතාව සහ ඉහළ නිෂ්පාදන අස්වැන්න යන දෙකම සහතික කරයි.
ප්රෝටීන් අල්ට්රා ෆිල්ටරේෂන් හි දෝශ නිරාකරණය සහ පොදු ගැටළු
7.1. රෝග ලක්ෂණ, හේතු සහ පිළියම්
ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය වැඩි වීම
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් අතරතුර ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය (TMP) ඉහළ යාමක් පෙන්නුම් කරන්නේ පටලය පුරා ප්රතිරෝධය වර්ධනය වන බවයි. අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් මත ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනයේ බලපෑම් සෘජු ය: සාමාන්ය ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩන පරාසය සාමාන්යයෙන් ක්රියාවලිය මත රඳා පවතී, නමුත් තිරසාර වීම කුසලතා විමර්ශනය වැඩි කරයි. පොදු හේතු දෙකක් කැපී පෙනේ:
- ප්රෝටීන් ද්රාවණයේ වැඩි දුස්ස්රාවීතාවය:ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවීතාවය වැඩි වන විට - සාමාන්යයෙන් ඉහළ අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ප්රෝටීන් සාන්ද්රණයකදී - ප්රවාහයට අවශ්ය පීඩනය ඉහළ යයි. ද්රාවණ වඩාත් දුස්ස්රාවී වන අවසාන සාන්ද්රණය සහ ඩයෆිල්ටරේෂන් පියවරවලදී මෙය ප්රකාශ වේ.
- පටල අපවිත්ර වීම:ප්රෝටීන් සමුච්චය හෝ පොලිසැකරයිඩ-ප්රෝටීන් මිශ්රණ වැනි දූෂක පටල සිදුරු වලට ඇලී සිටීමට හෝ අවහිර කිරීමට හැකි අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස වේගවත් TMP ස්පයික් ඇති වේ.
පිළියම්:
- TMP අඩු කර පෝෂක ප්රවාහය වැඩි කරන්න: ආහාර ප්රවේගය වැඩි කරන අතරතුර TMP අඩු කිරීම සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය සහ ජෙල් ස්ථර සෑදීම අඩු කරයි, ස්ථායී ප්රවාහය ප්රවර්ධනය කරයි.
- නිතිපතා පටල පිරිසිදු කිරීම: සමුච්චිත දූෂක ඉවත් කිරීම සඳහා ප්රශස්ත පටල පිරිසිදු කිරීමේ සංඛ්යාතයක් ස්ථාපිත කරන්න. පිරිසිදු කිරීමෙන් පසු ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතා මැනීම හරහා කාර්යක්ෂමතාව නිරීක්ෂණය කරන්න.
- වයස්ගත පටල ප්රතිස්ථාපනය කරන්න: පිරිසිදු කිරීම ප්රමාණවත් නොවේ නම් හෝ පටල ආයු කාලය ළඟා වී ඇත්නම්, පටල ප්රතිස්ථාපන වාර ගණන වැඩි කිරීම අවශ්ය විය හැකිය.
පහත වැටෙන ප්රවාහ අනුපාතය: රෝග විනිශ්චය ගස
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණ අවධියේදී ප්රවාහයේ අඛණ්ඩ අඩුවීමක් ඵලදායිතා ගැටළු පෙන්නුම් කරයි. මෙම රෝග විනිශ්චය ප්රවේශය අනුගමනය කරන්න:
- TMP සහ දුස්ස්රාවිතතාව නිරීක්ෂණය කරන්න:දෙකම වැඩි වී ඇත්නම්, අපිරිසිදුකම හෝ ජෙල් ස්ථරයක් තිබේදැයි පරීක්ෂා කරන්න.
- ආහාර සංයුතිය සහ pH අගය පරීක්ෂා කරන්න:මෙහි සිදුවන මාරුවීම් මගින් ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවීතාවය වෙනස් කළ හැකි අතර අපිරිසිදු වීම ප්රවර්ධනය කළ හැකිය.
- පටල ක්රියාකාරිත්වය තක්සේරු කරන්න:පිරිසිදු කිරීම නොතකා පාරගම්ය ප්රවාහය අඩුවීම පටල හානි හෝ ආපසු හැරවිය නොහැකි අපිරිසිදුකමක් පෙන්නුම් කරයි.
විසඳුම්:
- අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් වලදී අපිරිසිදු වීම සහ සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය අවම කිරීම සඳහා ආහාරවල උෂ්ණත්වය, pH අගය සහ අයනික ශක්තිය ප්රශස්ත කරන්න.
- ජෙල් ස්ථර කඩාකප්පල් කිරීමට සහ ප්රවාහය යථා තත්ත්වයට පත් කිරීමට මතුපිට වෙනස් කරන ලද හෝ භ්රමණය වන පටල මොඩියුල භාවිතා කරන්න.
- ප්රවාහයට බලපාන වෙනස්කම් අපේක්ෂා කිරීම සඳහා නිතිපතා ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවීතා මිනුම් සිදු කරන්න.
වේගවත් අපිරිසිදුකම හෝ ජෙල් ස්ථර සෑදීම
පටල මතුපිට අධික සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය හේතුවෙන් වේගවත් ජෙල් ස්ථරයක් සෑදේ. ඉහළ දුස්ස්රාවීතාවය හෝ ඉහළ ප්රෝටීන් පෝෂක තත්වයන් යටතේ තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීම (TFF) ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය විශේෂයෙන් සංවේදී වේ.
අවම කිරීමේ උපාය මාර්ග:
- ප්රෝටීන් බන්ධනය සහ ඇමිණීම අවම කිරීම සඳහා ජලාකර්ෂණීය, සෘණ ආරෝපිත පටල මතුපිට (උදා: පොලිවයිනයිලයිඩීන් ෆ්ලෝරයිඩ් [PVDF] පටල) යොදන්න.
- අල්ට්රාෆිල්ටරයට පෙර අධික අපිරිසිදු ද්රව්ය ඉවත් කිරීම සඳහා කැටි ගැසීම හෝ විද්යුත් කැටි ගැසීම භාවිතයෙන් ආහාර පූර්ව-ප්රතිකාර කරන්න.
- කේක් ස්ථර ඝණකම අඩු කිරීමට සහ ජෙල් ස්ථර සෑදීම ප්රමාද කිරීමට තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීමේ ක්රියාවලියේදී භ්රමණ මොඩියුල වැනි යාන්ත්රික උපාංග ඒකාබද්ධ කරන්න.
7.2. ආහාර විචල්යතාවයට ගැලපීම
ප්රෝටීන් අල්ට්රා පෙරහන් පද්ධති ආහාර ප්රෝටීන් ගුණාංගවල හෝ සංයුතියේ විචල්යතාවයට අනුවර්තනය විය යුතුය. බෆර සංයුතිය, ප්රෝටීන් සාන්ද්රණය සහ එකතු කිරීමේ ප්රවණතාව වැනි ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවිතතාවයට බලපාන සාධක පද්ධති හැසිරීම වෙනස් කළ හැකිය.
ප්රතිචාර උපාය මාර්ග
- තත්ය කාලීන දුස්ස්රාවීතාවය සහ සංයුතිය නිරීක්ෂණය:උරුම UV හෝ IR ක්රම අභිබවා යමින්, ආහාර වෙනස්කම් වේගයෙන් හඳුනා ගැනීම සඳහා මාර්ගගත විශ්ලේෂණ සංවේදක (රාමන් වර්ණාවලීක්ෂය + කල්මන් පෙරහන) යොදවන්න.
- අනුවර්තන ක්රියාවලි පාලනය:පරාමිති සැකසුම් සකසන්න (ප්රවාහ අනුපාතය, TMP, පටල තේරීම) අනාවරණය කරගත් වෙනස්කම් වලට ප්රතිචාර වශයෙන්. උදාහරණයක් ලෙස, ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි කිරීම සඳහා අඩු TMP සහ ඉහළ කැපුම් අනුපාත අවශ්ය විය හැකිය.
- පටල තේරීම:ප්රෝටීන් රඳවා තබා ගැනීම සහ ප්රවාහය සමතුලිත කිරීම, වත්මන් පෝෂණ ගුණාංග සඳහා ප්රශස්තිකරණය කරන ලද සිදුරු ප්රමාණය සහ මතුපිට රසායන විද්යාව සහිත පටල භාවිතා කරන්න.
- පෝෂණයට පෙර ප්රතිකාර කිරීම:ආහාර ස්වභාවයේ හදිසි මාරුවීම් අපිරිසිදු වීමට හේතු වේ නම්, අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් වලට ඉහළින් කැටි ගැසීම හෝ පෙරීමේ පියවර හඳුන්වා දෙන්න.
උදාහරණ:
- ජෛව සැකසුම් වලදී, බෆර් ස්විචයන් හෝ ප්රතිදේහ සමුච්චයන්හි වෙනස්කම් පාලන පද්ධතිය හරහා TMP සහ ප්රවාහ ගැලපීම් අවුලුවාලිය යුතුය.
- වර්ණදේහ-සම්බන්ධිත අල්ට්රා පෙරහන සඳහා, අනුවර්තන මිශ්ර-පූර්ණ සංඛ්යා ප්රශස්තිකරණ ඇල්ගොරිතම මඟින් විචල්යතාවය අවම කර ගත හැකි අතර අල්ට්රා පෙරහන් පටල ක්රියාකාරිත්වය පවත්වා ගනිමින් මෙහෙයුම් පිරිවැය අඩු කළ හැකිය.
ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවීතාවය මැනීම නිතිපතා නිරීක්ෂණය කිරීම සහ ක්රියාවලි තත්වයන්ට ක්ෂණිකව ගැලපීම, අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණය ප්රශස්ත කිරීමට, ප්රතිදානය පවත්වා ගැනීමට සහ පටල අපිරිසිදු වීම සහ සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය අවම කිරීමට උපකාරී වේ.
නිතර අසන ප්රශ්න
8.1. ප්රෝටීන් ද්රාවණවල අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් වලදී ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩනය සඳහා සාමාන්ය පරාසය කුමක්ද?
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ප්රෝටීන් සාන්ද්රණ පද්ධතිවල සාමාන්ය ට්රාන්ස්මෙම්බ්රේන් පීඩන (TMP) පරාසය පටල වර්ගය, මොඩියුල නිර්මාණය සහ පෝෂක ලක්ෂණ මත රඳා පවතී. බොහෝ ප්රෝටීන් අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ක්රියාවලීන් සඳහා, TMP සාමාන්යයෙන් බාර් 1 සිට 3 දක්වා (15–45 psi) අතර පවත්වා ගනී. 0.2 MPa (29 psi පමණ) ට වැඩි TMP අගයන් පටල හානි, වේගවත් අපිරිසිදුකම සහ කෙටි පටල ආයු කාලයක් අවදානමට ලක් කළ හැකිය. ජෛව වෛද්ය සහ ජෛව සැකසුම් යෙදුම් වලදී, නිර්දේශිත TMP සාමාන්යයෙන් පටල කැඩීම වළක්වා ගැනීම සඳහා බාර් 0.8 (~12 psi) නොඉක්මවිය යුතුය. තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීම වැනි ක්රියාවලීන් සඳහා, මෙම TMP පරාසය තුළ සිටීම අස්වැන්න සහ ප්රෝටීන් අඛණ්ඩතාව යන දෙකම ආරක්ෂා කරයි.
8.2. ප්රෝටීන් ද්රාවණවල දුස්ස්රාවිතතාවය අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් ක්රියාකාරිත්වයට බලපාන්නේ කෙසේද?
ප්රෝටීන් ද්රාවණයේ දුස්ස්රාවිතතාවය අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණයේ ක්රියාකාරිත්වයට සෘජුවම බලපායි. ඉහළ දුස්ස්රාවිතතාවය ප්රවාහ ප්රතිරෝධය වැඩි කරන අතර TMP ඉහළ නංවන අතර එමඟින් පාරගම්ය ප්රවාහය අඩු වන අතර වේගවත් පටල අපිරිසිදු වේ. මෙම බලපෑම ඉහළ සාන්ද්රණයකදී ඒක ක්ලෝනල් ප්රතිදේහ හෝ Fc-විලයන ප්රෝටීන සමඟ ප්රකාශ වන අතර එහිදී ප්රෝටීන්-ප්රෝටීන් අන්තර්ක්රියා සහ ආරෝපණ බලපෑම් හේතුවෙන් දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි වේ. සහායක ද්රව්ය හෝ එන්සයිම ප්රතිකාර සමඟ දුස්ස්රාවිතතාවය කළමනාකරණය කිරීම සහ ප්රශස්ත කිරීම ප්රවාහය වැඩි දියුණු කරයි, අපිරිසිදුකම අඩු කරයි, සහ අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණ අවධියේදී ඉහළ සාක්ෂාත් කරගත හැකි සාන්ද්රණයන්ට ඉඩ සලසයි. කාර්යක්ෂම සැකසුම් පවත්වා ගැනීම සඳහා ප්රෝටීන් ද්රාවණ දුස්ස්රාවිතතා මැනීම නිරීක්ෂණය කිරීම ඉතා වැදගත් වේ.
8.3. සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය යනු කුමක්ද සහ එය TFF හි වැදගත් වන්නේ ඇයි?
අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් හි සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය යනු පටල මතුපිට ප්රෝටීන සමුච්චය වීම වන අතර එමඟින් තොග ද්රාවණය සහ පටල අතුරුමුහුණත අතර අනුක්රමණයක් ඇති වේ. තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීමේදී, මෙය දේශීය දුස්ස්රාවිතතාවය වැඩි කිරීමට සහ ප්රතිවර්ත කළ හැකි ප්රවාහ පරිහානියට හේතු වේ. කළමනාකරණය නොකළහොත්, එය පටල අපිරිසිදු කිරීම ප්රවර්ධනය කළ හැකි අතර පද්ධති කාර්යක්ෂමතාව අඩු කළ හැකිය. අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් හි සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය ආමන්ත්රණය කිරීම සඳහා හරස් ප්රවාහ අනුපාත, TMP සහ තුනී ධ්රැවීකරණ ස්ථරයක් පවත්වා ගැනීම සඳහා පටල තේරීම ප්රශස්ත කිරීම ඇතුළත් වේ. නිවැරදි පාලනය ප්රතිදානය ඉහළ මට්ටමක තබා ගන්නා අතර අපිරිසිදු වීමේ අවදානම අඩු කරයි.
8.4. මගේ අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් පටලය ප්රතිස්ථාපනය කළ යුත්තේ කවදාදැයි මම තීරණය කරන්නේ කෙසේද?
ප්රතිදානයේ (ප්රවාහයේ) කැපී පෙනෙන අඩුවීමක්, සම්මත පිරිසිදු කිරීමෙන් විසඳිය නොහැකි TMP හි අඛණ්ඩ වැඩිවීම් හෝ පිරිසිදු කිරීමෙන් පසු ඉතිරිව ඇති දෘශ්යමාන අපිරිසිදුකමක් ඔබ නිරීක්ෂණය කළ විට අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් පටලය ප්රතිස්ථාපනය කරන්න. අතිරේක දර්ශක අතරට තේරීම් නැතිවීම (අපේක්ෂිත පරිදි ඉලක්කගත ප්රෝටීන ප්රතික්ෂේප කිරීමට අපොහොසත් වීම) සහ කාර්ය සාධන පිරිවිතරයන්ට ළඟා වීමට නොහැකි වීම ඇතුළත් වේ. නිතිපතා ප්රවාහ සහ තේරීම් පරීක්ෂණ සමඟ පටල ප්රතිස්ථාපන සංඛ්යාතය නිරීක්ෂණය කිරීම ප්රෝටීන් ද්රාවණ අල්ට්රාෆිල්ටරේෂන් සාන්ද්රණ ක්රියාවලීන්හි පටල ආයු කාලය උපරිම කිරීම සඳහා පදනම වේ.
8.5. TFF හි ප්රෝටීන් අපිරිසිදු වීම අවම කිරීම සඳහා මට සකස් කළ හැකි මෙහෙයුම් පරාමිතීන් මොනවාද?
තීර්යක් ප්රවාහ පෙරීමේදී ප්රෝටීන් අපිරිසිදු වීම අවම කිරීම සඳහා ප්රධාන මෙහෙයුම් පරාමිතීන් අතර:
- දේශීය ප්රෝටීන් සමුච්චය වීම අඩු කිරීමට සහ සාන්ද්රණ ධ්රැවීකරණය කළමනාකරණය කිරීමට ප්රමාණවත් හරස් ප්රවාහ ප්රවේගය පවත්වා ගන්න.
- අතිරික්ත නිෂ්පාදන කාන්දු වීම සහ පටල හානි වැළැක්වීම සඳහා නිර්දේශිත TMP පරාසය තුළ, සාමාන්යයෙන් 3–5 psi (0.2–0.35 bar) තුළ ක්රියා කරන්න.
- ආපසු හැරවිය නොහැකි අපිරිසිදුකම සීමා කිරීම සඳහා නිතිපතා පටල පිරිසිදු කිරීමේ ප්රොටෝකෝල යොදන්න.
- දුස්ස්රාවීතාවය පාලනය කිරීම සඳහා පෝෂක ද්රාවණය නිරීක්ෂණය කර, අවශ්ය නම්, පූර්ව ප්රතිකාර කරන්න (උදාහරණයක් ලෙස, පෙක්ටිනේස් වැනි එන්සයිම ප්රතිකාර භාවිතා කිරීම).
- ඉලක්කගත ප්රෝටීන් ප්රමාණය සහ ක්රියාවලි ඉලක්ක සඳහා සුදුසු පටල ද්රව්ය සහ සිදුරු ප්රමාණයන් (MWCO) තෝරන්න.
හයිඩ්රොසයික්ලෝන් පූර්ව පෙරහන හෝ එන්සයිම පූර්ව ප්රතිකාර ඒකාබද්ධ කිරීමෙන් පද්ධති ක්රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කළ හැකිය, විශේෂයෙන් ඉහළ දුස්ස්රාවීතාවයකින් යුත් සංග්රහ සඳහා. පෝෂක සංයුතිය සමීපව නිරීක්ෂණය කර පටල අපිරිසිදුකම අවම කිරීම සහ අල්ට්රා පෙරහන් සාන්ද්රණ අවධිය ප්රශස්ත කිරීම සඳහා සැකසුම් ගතිකව සකස් කරන්න.
පළ කිරීමේ කාලය: නොවැම්බර්-03-2025
