உயிரி மருந்து உற்பத்தியில் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு செயல்முறைகளை மேம்படுத்துவதற்கு புரதக் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மையைக் கட்டுப்படுத்துவது மிக முக்கியம். புரதக் கரைசல்களில் - குறிப்பாக அதிக புரதச் செறிவுகளில் - அதிகரித்த பாகுத்தன்மை, அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் புரதச் செறிவு பயன்பாடுகளில் சவ்வு செயல்திறன், செயல்முறை செயல்திறன் மற்றும் பொருளாதாரத்தை நேரடியாக பாதிக்கிறது. உடல் எதிர்ப்பு கிளஸ்டரிங் மற்றும் மின்னியல் தொடர்புகள் காரணமாக புரத உள்ளடக்கத்துடன் கரைசல் பாகுத்தன்மை அதிகரிக்கிறது, இது அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் சவ்வு முழுவதும் ஓட்ட எதிர்ப்பு மற்றும் அழுத்தம் வீழ்ச்சியை அதிகரிக்கிறது. இது குறைந்த ஊடுருவக்கூடிய பாய்வுகளையும் நீண்ட செயல்பாட்டு நேரங்களையும் ஏற்படுத்துகிறது, குறிப்பாக குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதல் (TFF) செயல்முறைகளில்.
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனுக்குப் பின்னால் உள்ள உந்து சக்தியான டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் (TMP), பாகுத்தன்மையுடன் நெருக்கமாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது. சாதாரண டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்த வரம்பிற்கு வெளியே செயல்படுவது சவ்வு கறைபடிதலை துரிதப்படுத்துகிறது மற்றும் செறிவு துருவப்படுத்தலை அதிகரிக்கிறது - சவ்வுக்கு அருகில் புரதங்களின் குவிப்பு, இது தொடர்ந்து உள்ளூர் பாகுத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது. செறிவு துருவப்படுத்தல் மற்றும் சவ்வு கறைபடிதல் இரண்டும் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் சவ்வு செயல்திறனைக் குறைக்கின்றன மற்றும் சரிபார்க்கப்படாவிட்டால் சவ்வு ஆயுட்காலத்தைக் குறைக்கலாம். அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் சவ்வு கறைபடிதல் மற்றும் செறிவு துருவப்படுத்தல் அதிக TMP மதிப்புகளிலும் அதிக பிசுபிசுப்பு ஊட்டங்களிலும் அதிகமாகக் காணப்படுகின்றன, இது நிகழ்நேர TMP கட்டுப்பாட்டை செயல்திறனை அதிகரிக்கவும் சுத்தம் செய்யும் அதிர்வெண்ணைக் குறைக்கவும் அவசியமாக்குகிறது என்பதை பரிசோதனை வேலை காட்டுகிறது.
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவை மேம்படுத்துவதற்கு ஒருங்கிணைந்த உத்திகள் தேவை:
- புரதக் கரைசலின் பாகுத்தன்மை அளவீடு: வழக்கமான பாகுத்தன்மை மதிப்பீடுகள்—பயன்படுத்திஇன்-லைன் விஸ்கோமீட்டர்கள்— வடிகட்டுதல் விகிதங்களை கணிக்கவும், செயல்முறை இடையூறுகளை எதிர்பார்க்கவும் உதவுதல், விரைவான செயல்முறை மாற்றங்களை ஆதரித்தல்.
- தீவன சீரமைப்பு: pH, அயனி வலிமை மற்றும் வெப்பநிலையை சரிசெய்வது பாகுத்தன்மையைக் குறைத்து கறைபடிதலைக் குறைக்கும். உதாரணமாக, சோடியம் அயனிகளைச் சேர்ப்பது புரதங்களுக்கு இடையே நீரேற்றம் விரட்டலை அதிகரிக்கிறது, திரட்டுதல் மற்றும் கறைபடிதலைத் தணிக்கிறது, அதேசமயம் கால்சியம் அயனிகள் புரதப் பாலம் மற்றும் கறைபடிதலை ஊக்குவிக்கின்றன.
- துணைப் பொருட்களின் பயன்பாடு: அதிக செறிவூட்டப்பட்ட புரதக் கரைசல்களில் பாகுத்தன்மையைக் குறைக்கும் துணைப் பொருட்களைச் சேர்ப்பது சவ்வு ஊடுருவலை மேம்படுத்துகிறது மற்றும் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தத்தைக் குறைக்கிறது, ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது.
- மேம்பட்ட ஓட்ட முறைகள்: குறுக்கு ஓட்ட வேகத்தை அதிகரிப்பது, மாற்று குறுக்கு ஓட்டத்தைப் பயன்படுத்துவது அல்லது காற்று ஜெட் ஊசியைப் பயன்படுத்துவது கறைபடிதல் அடுக்குகளை சீர்குலைக்கிறது. இந்த நுட்பங்கள் ஊடுருவல் பாய்ச்சலைத் தக்கவைக்க உதவுகின்றன மற்றும் வைப்பு உருவாவதைக் குறைப்பதன் மூலம் சவ்வு மாற்று அதிர்வெண்ணைக் குறைக்கின்றன.
- சவ்வு தேர்வு மற்றும் சுத்தம் செய்தல்: வேதியியல் ரீதியாக மீள்தன்மை கொண்ட சவ்வுகளைத் தேர்ந்தெடுப்பது (எ.கா., SiC அல்லது தெர்மோசாலியன்ட் கலப்பினங்கள்) மற்றும் பொருத்தமான நெறிமுறைகளுடன் சவ்வு சுத்தம் செய்யும் அதிர்வெண்ணை மேம்படுத்துவது (எ.கா., சோடியம் ஹைபோகுளோரைட் சுத்தம் செய்தல்) சவ்வு ஆயுட்காலத்தை நீடிப்பதற்கும் செயல்பாட்டு செலவுகளைக் குறைப்பதற்கும் மிக முக்கியமானவை.
ஒட்டுமொத்தமாக, பயனுள்ள பாகுத்தன்மை கட்டுப்பாடு மற்றும் TMP மேலாண்மை ஆகியவை வெற்றிகரமான அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்ட செயல்திறனின் மூலக்கல்லாகும், இது தயாரிப்பு மகசூல், சவ்வு சுத்தம் செய்யும் அதிர்வெண் மற்றும் விலையுயர்ந்த சவ்வு சொத்துக்களின் நீண்ட ஆயுளை நேரடியாக பாதிக்கிறது.
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் புரதக் கரைசல் பாகுத்தன்மையைப் புரிந்துகொள்வது
1.1. புரதக் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மை என்ன?
பாகுத்தன்மை என்பது ஒரு திரவத்தின் ஓட்ட எதிர்ப்பை விவரிக்கிறது; புரதக் கரைசல்களில், மூலக்கூறு உராய்வு இயக்கத்தை எவ்வளவு தடை செய்கிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. பாகுத்தன்மைக்கான SI அலகு பாஸ்கல்-செகண்ட் (Pa·s) ஆகும், ஆனால் சென்டிபாயிஸ் (cP) பொதுவாக உயிரியல் திரவங்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. உற்பத்தியின் போது புரதக் கரைசல்களை எவ்வளவு எளிதாக பம்ப் செய்யலாம் அல்லது வடிகட்டலாம் என்பதை பாகுத்தன்மை நேரடியாக பாதிக்கிறது மற்றும் மருந்து விநியோகத்தை பாதிக்கிறது, குறிப்பாக அதிக செறிவுள்ள உயிரி சிகிச்சைகளுக்கு.
புரதச் செறிவு பாகுத்தன்மையை பாதிக்கும் முக்கிய காரணியாகும். புரத அளவுகள் அதிகரிக்கும் போது, மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான தொடர்புகள் மற்றும் நெரிசல் அதிகரித்து, பாகுத்தன்மை அதிகரிக்கிறது, பெரும்பாலும் நேரியல் அல்லாத முறையில். ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பிற்கு மேல், புரத-புரத தொடர்புகள் கரைசலுக்குள் பரவலை மேலும் அடக்குகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, மருந்துகளில் பயன்படுத்தப்படும் செறிவூட்டப்பட்ட மோனோக்ளோனல் ஆன்டிபாடி கரைசல்கள் பெரும்பாலும் தோலடி ஊசிக்கு சவால் விடும் அல்லது செயலாக்க விகிதங்களைக் கட்டுப்படுத்தும் பாகுத்தன்மை அளவை அடைகின்றன.
செறிவூட்டப்பட்ட புரதக் கரைசல்களில் பாகுத்தன்மையைக் கணிக்கும் மாதிரிகள் இப்போது மூலக்கூறு வடிவியல் மற்றும் திரட்டல் போக்குகளை உள்ளடக்கியது. புரத உருவவியல் - அது நீளமாக இருந்தாலும், கோளமாக இருந்தாலும் அல்லது திரட்டலுக்கு ஆளாகக்கூடியதாக இருந்தாலும் சரி - அதிக செறிவுகளில் பாகுத்தன்மையை கணிசமாக பாதிக்கிறது. நுண் திரவ மதிப்பீட்டில் சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் குறைந்தபட்ச மாதிரி அளவுகளிலிருந்து துல்லியமான பாகுத்தன்மை அளவீட்டை செயல்படுத்துகின்றன, இது புதிய புரத சூத்திரங்களை விரைவாகத் திரையிட உதவுகிறது.
1.2. அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனின் போது பாகுத்தன்மை எவ்வாறு மாறுகிறது
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனின் போது, செறிவு துருவமுனைப்பு சவ்வு-கரைசல் இடைமுகத்தில் புரதங்களை விரைவாகக் குவிக்கிறது. இது செங்குத்தான உள்ளூர் செறிவு சாய்வுகளை உருவாக்குகிறது மற்றும் சவ்வுக்கு அருகில் பாகுத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது. இந்த பகுதியில் அதிகரித்த பாகுத்தன்மை நிறை பரிமாற்றத்தைத் தடுக்கிறது மற்றும் ஊடுருவும் பாய்வைக் குறைக்கிறது.
செறிவு துருவப்படுத்தல் என்பது சவ்வு கறைபடிவத்திலிருந்து வேறுபட்டது. துருவப்படுத்தல் என்பது மாறும் தன்மை கொண்டது மற்றும் மீளக்கூடியது, வடிகட்டுதல் முன்னேறும்போது சில நிமிடங்களில் நிகழ்கிறது. ஒப்பிடுகையில், கறைபடிதல் காலப்போக்கில் உருவாகிறது மற்றும் பெரும்பாலும் சவ்வு மேற்பரப்பில் மீளமுடியாத படிவு அல்லது வேதியியல் மாற்றத்தை உள்ளடக்கியது. துல்லியமான நோயறிதல்கள் செறிவு துருவமுனைப்பு அடுக்கின் நிகழ்நேர கண்காணிப்பை அனுமதிக்கின்றன, குறுக்கு-ஓட்ட வேகம் மற்றும் டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தத்திற்கு அதன் உணர்திறனை வெளிப்படுத்துகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, வேகத்தை அதிகரிப்பது அல்லது டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தத்தைக் குறைப்பது (TMP) பிசுபிசுப்பு எல்லை அடுக்கை சீர்குலைத்து, பாய்ச்சலை மீட்டெடுக்க உதவுகிறது.
செயல்பாட்டு அளவுருக்கள் பாகுத்தன்மை நடத்தையை நேரடியாக பாதிக்கின்றன:
- டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் (TMP): அதிக TMP துருவமுனைப்பை தீவிரப்படுத்துகிறது, உள்ளூர் பாகுத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது மற்றும் பாய்வைக் குறைக்கிறது.
- குறுக்கு ஓட்ட வேகம்: மேம்படுத்தப்பட்ட வேகம் குவிப்பைக் கட்டுப்படுத்துகிறது, சவ்வுக்கு அருகில் பாகுத்தன்மையைக் குறைக்கிறது.
- சவ்வு சுத்தம் செய்யும் அதிர்வெண்: அடிக்கடி சுத்தம் செய்வது நீண்டகால குவிப்பைக் குறைக்கிறது மற்றும் பாகுத்தன்மை சார்ந்த செயல்திறன் இழப்பைக் குறைக்கிறது.
பாதகமான பாகுத்தன்மை விளைவுகளைக் குறைப்பதற்கும் செயல்திறனைத் தக்கவைத்துக்கொள்வதற்கும் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்டங்கள் இந்த அளவுருக்களை மேம்படுத்த வேண்டும்.
1.3. பாகுத்தன்மையை பாதிக்கும் புரதக் கரைசல் பண்புகள்
மூலக்கூறு எடைமற்றும்கலவைமுக்கியமாக பாகுத்தன்மையை தீர்மானிக்கிறது. பெரிய, மிகவும் சிக்கலான புரதங்கள் அல்லது திரட்டுகள் தடைபட்ட இயக்கம் மற்றும் அதிக கணிசமான இடை மூலக்கூறு விசைகள் காரணமாக அதிக பாகுத்தன்மையை அளிக்கின்றன. புரதங்களின் வடிவம் ஓட்டத்தை மேலும் மாற்றியமைக்கிறது - நீளமான அல்லது திரட்டலுக்கு ஆளாகும் சங்கிலிகள் சிறிய குளோபுலர் புரதங்களை விட அதிக எதிர்ப்பை ஏற்படுத்துகின்றன.
pHபுரத மின்னூட்டம் மற்றும் கரைதிறனை மிகவும் பாதிக்கிறது. ஒரு புரதத்தின் ஐசோஎலக்ட்ரிக் புள்ளிக்கு அருகில் கரைசல் pH ஐ சரிசெய்வது நிகர மின்னூட்டத்தைக் குறைக்கிறது, புரத-புரத விரட்டலைக் குறைக்கிறது, மேலும் தற்காலிகமாக பாகுத்தன்மையைக் குறைக்கிறது, வடிகட்டுதலை எளிதாக்குகிறது. உதாரணமாக, BSA அல்லது IgG இன் ஐசோஎலக்ட்ரிக் புள்ளிக்கு அருகில் இயக்கப்படும் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் ஊடுருவல் பாய்வு மற்றும் பிரிப்புத் தேர்ந்தெடுப்பை குறிப்பிடத்தக்க அளவில் மேம்படுத்தும்.
அயனி வலிமைபுரதங்களைச் சுற்றியுள்ள மின் இரட்டை அடுக்கை மாற்றுவதன் மூலம் பாகுத்தன்மையை பாதிக்கிறது. அதிகரித்த அயனி வலிமை மின்னியல் தொடர்புகளைத் திரையிடுகிறது, சவ்வுகள் வழியாக புரத பரிமாற்றத்தை ஊக்குவிக்கிறது, ஆனால் திரட்டல் மற்றும் தொடர்புடைய பாகுத்தன்மை கூர்முனைகளின் அபாயத்தையும் அதிகரிக்கிறது. பரிமாற்ற செயல்திறன் மற்றும் தேர்ந்தெடுப்புத்திறன் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான பரிமாற்றம் பெரும்பாலும் உப்பு செறிவுகள் மற்றும் தாங்கல் கலவையை நன்றாகச் சரிசெய்வதைச் சார்ந்துள்ளது.
அர்ஜினைன் ஹைட்ரோகுளோரைடு அல்லது குவானிடைன் போன்ற சிறிய மூலக்கூறு சேர்க்கைகளைப் பயன்படுத்தி பாகுத்தன்மையைக் குறைக்கலாம். இந்த முகவர்கள் ஹைட்ரோபோபிக் அல்லது மின்னியல் ஈர்ப்புகளை சீர்குலைத்து, திரட்டலைக் குறைத்து, கரைசல் ஓட்ட பண்புகளை மேம்படுத்துகின்றன. வெப்பநிலை மேலும் கட்டுப்பாட்டு மாறியாக செயல்படுகிறது; குறைந்த வெப்பநிலை பாகுத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது, அதே நேரத்தில் கூடுதல் வெப்பம் பெரும்பாலும் அதைக் குறைக்கிறது.
புரதக் கரைசலின் பாகுத்தன்மை அளவீடு பின்வருவனவற்றைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்:
- மூலக்கூறு எடை விநியோகம்
- கரைசலின் கலவை (உப்புகள், துணைப் பொருட்கள், சேர்க்கைகள்)
- pH மற்றும் தாங்கல் அமைப்பு தேர்வு
- அயனி வலிமை அமைப்பு
இந்த காரணிகள் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் சவ்வு செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் செறிவு கட்டங்கள் மற்றும் TFF செயல்முறைகளில் நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்வதற்கும் முக்கியமானவை.
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் புரத செறிவின் அடிப்படைகள்
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்டத்தின் கோட்பாடுகள்
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் புரத செறிவு, ஒரு அரை-ஊடுருவக்கூடிய சவ்வு முழுவதும் ஒரு டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தத்தை (TMP) பயன்படுத்துவதன் மூலம் செயல்படுகிறது, புரதங்கள் மற்றும் பெரிய மூலக்கூறுகளைத் தக்கவைத்துக்கொண்டு கரைப்பான் மற்றும் சிறிய கரைப்பான்களை செலுத்துகிறது. இந்த செயல்முறை மூலக்கூறு அளவை அடிப்படையாகக் கொண்ட தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஊடுருவலைப் பயன்படுத்துகிறது, சவ்வின் மூலக்கூறு எடை கட்-ஆஃப் (MWCO) கடந்து செல்லும் மூலக்கூறுகளின் அதிகபட்ச அளவை வரையறுக்கிறது. MWCO ஐ விட அதிகமான புரதங்கள் நீடித்த பக்கத்தில் குவிந்து, ஊடுருவல் திரும்பப் பெறப்படுவதால் அவற்றின் செறிவு அதிகரிக்கிறது.
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்டம் புரதக் கரைசலின் அளவைக் குறைத்து செறிவூட்டுவதை இலக்காகக் கொண்டுள்ளது. வடிகட்டுதல் முன்னேறும்போது, புரதக் கரைசலின் பாகுத்தன்மை பொதுவாக உயர்கிறது, இது ஃப்ளக்ஸ் மற்றும் TMP தேவைகளைப் பாதிக்கிறது. தக்கவைக்கப்பட்ட புரதங்கள் ஒன்றுக்கொன்று மற்றும் சவ்வுடன் தொடர்பு கொள்ளலாம், இதனால் நிஜ-உலக செயல்முறை எளிய அளவு விலக்கலை விட சிக்கலானதாகிறது. மின்னியல் தொடர்புகள், புரத திரட்டல் மற்றும் pH மற்றும் அயனி வலிமை போன்ற கரைசல் பண்புகள் தக்கவைப்பு மற்றும் பிரிப்பு விளைவுகளை பாதிக்கின்றன. சில சந்தர்ப்பங்களில், அட்வெக்டிவ் போக்குவரத்து பரவலை விட ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது, குறிப்பாக பெரிய துளைகளைக் கொண்ட சவ்வுகளில், MWCO தேர்வை மட்டுமே அடிப்படையாகக் கொண்ட எதிர்பார்ப்புகளை சிக்கலாக்குகிறது [ஆராய்ச்சி சுருக்கத்தைப் பார்க்கவும்].
குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதல் (TFF) விளக்கப்பட்டது
டேன்ஜென்ஷியல் ஃப்ளோ ஃபில்டரேஷன் (TFF) என்றும் அழைக்கப்படும் குறுக்குவெட்டு ஃப்ளோ ஃபில்டரேஷன், புரதக் கரைசலை மென்படல மேற்பரப்பு முழுவதும் மென்படலமாக வழிநடத்துகிறது. இந்த அணுகுமுறை டெட்-எண்ட் ஃப்ளிஸ்டரேஷன் உடன் முரண்படுகிறது, அங்கு ஓட்டம் சவ்வுக்கு செங்குத்தாக இருக்கும், துகள்களை நேரடியாக வடிகட்டியின் மீதும் உள்ளேயும் தள்ளும்.
முக்கிய வேறுபாடுகள் மற்றும் தாக்கங்கள்:
- கறைபடிதல் கட்டுப்பாடு:TFF, புரதம் மற்றும் துகள் அடுக்குகளின் குவிப்பைக் குறைக்கிறது, இது கேக் உருவாக்கம் எனப்படும், சவ்விலிருந்து சாத்தியமான மாசுபடுத்திகளைத் தொடர்ந்து துடைப்பதன் மூலம். இது மிகவும் நிலையான ஊடுருவக்கூடிய பாய்வு மற்றும் எளிதான பராமரிப்பை விளைவிக்கிறது.
- புரதத் தக்கவைப்பு:TFF, சவ்வுக்கு அருகில் தக்கவைக்கப்பட்ட மூலக்கூறுகளின் ஒரு அடுக்கு - செறிவு துருவமுனைப்பை சிறப்பாக நிர்வகிப்பதை ஆதரிக்கிறது - இது கட்டுப்பாடற்றதாக இருந்தால், பிரிப்புத் தேர்ந்தெடுப்பைக் குறைத்து, கறைபடிதலை அதிகரிக்கும். TFF இல் உள்ள டைனமிக் ஓட்டம் இந்த விளைவைக் குறைக்கிறது, அதிக புரதத் தக்கவைப்பு மற்றும் பிரிப்புத் திறனைப் பராமரிக்க உதவுகிறது.
- ஃப்ளக்ஸ் நிலைத்தன்மை:TFF, சீரான பாய்ச்சலில் நீண்ட செயல்பாட்டு காலங்களை செயல்படுத்துகிறது, அதிக புரதம் அல்லது துகள் நிறைந்த ஊட்டங்களைக் கொண்ட செயல்முறைகளில் செயல்திறனை அதிகரிக்கிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, டெட்-எண்ட் வடிகட்டுதல், கறைபடிதல், செயல்திறனைக் குறைத்தல் மற்றும் அடிக்கடி சுத்தம் செய்யும் தலையீடுகள் தேவைப்படுவதால் விரைவாகத் தடைபடுகிறது.
மாற்று தொடுநிலை ஓட்டம் (ATF) போன்ற மேம்பட்ட TFF வகைகள், அவ்வப்போது தொடுநிலை வேகங்களை மாற்றுவதன் மூலமோ அல்லது மாற்றுவதன் மூலமோ கறைபடிதல் மற்றும் கேக் உருவாவதை மேலும் சீர்குலைக்கின்றன, வடிகட்டி ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்கின்றன மற்றும் புரத செயல்திறனை மேம்படுத்துகின்றன [ஆராய்ச்சி சுருக்கத்தைப் பார்க்கவும்]. கிளாசிக் மற்றும் மேம்பட்ட TFF அமைப்புகளில், TMP, குறுக்கு ஓட்ட வேகம் மற்றும் சுத்தம் செய்யும் அதிர்வெண் போன்ற செயல்பாட்டு அமைப்புகள் - செயல்திறனை மேம்படுத்தவும் கறைபடிதலைக் குறைக்கவும் குறிப்பிட்ட புரத அமைப்பு, சவ்வு வகை மற்றும் இலக்கு செறிவுக்கு ஏற்ப வடிவமைக்கப்பட வேண்டும்.
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் (TMP)
3.1. டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் என்றால் என்ன?
டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் (TMP) என்பது ஒரு வடிகட்டுதல் சவ்வு முழுவதும் உள்ள அழுத்த வேறுபாடாகும், இது கரைப்பானை ஊட்டப் பக்கத்திலிருந்து ஊடுருவக்கூடிய பக்கத்தை நோக்கி செலுத்துகிறது. TMP என்பது அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் பிரிப்பு செயல்முறைக்குப் பின்னால் உள்ள முக்கிய சக்தியாகும், இது புரதங்கள் மற்றும் பிற பெரிய மூலக்கூறுகளைத் தக்கவைத்துக்கொண்டு கரைப்பான் சவ்வு வழியாகச் செல்ல அனுமதிக்கிறது.
TMP சூத்திரம்:
- எளிய வேறுபாடு: TMP = P_feed − P_permeate
- பொறியியல் முறை: TMP = [(P_feed + P_retentate)/2] − P_permeate
இங்கே, P_feed என்பது நுழைவாயில் அழுத்தம், P_retentate என்பது retentate பக்கத்தில் உள்ள வெளியேற்ற அழுத்தம், மற்றும் P_permeate என்பது ஊடுருவக்கூடிய பக்க அழுத்தம். retentate (அல்லது செறிவு) அழுத்தத்தைச் சேர்ப்பது சவ்வு மேற்பரப்பில் மிகவும் துல்லியமான மதிப்பை வழங்குகிறது, இது ஓட்ட எதிர்ப்பு மற்றும் கறைபடிதலால் ஏற்படும் அழுத்த சாய்வுகளைக் கணக்கிடுகிறது. - ஊட்ட அழுத்தம் மற்றும் ஓட்ட விகிதம்
- நீடித்த அழுத்தம் (பொருந்தும்போது)
- ஊடுருவு அழுத்தம் (பெரும்பாலும் வளிமண்டலம்)
- சவ்வு எதிர்ப்பு
சவ்வு வகை, அமைப்பு வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்முறை நிலைமைகளைப் பொறுத்து TMP மாறுபடும்.
கட்டுப்பாட்டு மாறிகள்:
3.2. TMP மற்றும் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செயல்முறை
புரதச் செறிவை அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செய்வதில் TMP முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது, புரதக் கரைசல்களை சவ்வு வழியாக செலுத்துகிறது. சவ்வு மற்றும் திரட்டப்பட்ட எந்தவொரு பொருளின் எதிர்ப்பையும் கடக்கும் அளவுக்கு அழுத்தம் அதிகமாக இருக்க வேண்டும், ஆனால் அது கறைபடிதலை துரிதப்படுத்தும் அளவுக்கு அதிகமாக இருக்கக்கூடாது.
கரைசல் பாகுத்தன்மை மற்றும் புரதச் செறிவின் தாக்கம்
- புரதக் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மை:அதிக பாகுத்தன்மை ஓட்ட எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது, அதே ஊடுருவக்கூடிய பாய்வை பராமரிக்க அதிக TMP தேவைப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, ஊட்டத்தில் கிளிசராலைச் சேர்ப்பது அல்லது செறிவூட்டப்பட்ட புரதங்களுடன் செயல்படுவது பாகுத்தன்மையை அதிகரிக்கிறது, இதனால் செயல்பாட்டு TMP தேவைப்படுகிறது.
- புரத செறிவு:அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்டத்தில் செறிவு அதிகரிக்கும் போது, கரைசல் பாகுத்தன்மை அதிகரிக்கிறது, TMP அதிகரிக்கிறது, மேலும் சவ்வு கறைபடிதல் அல்லது செறிவு துருவமுனைப்பு ஏற்படும் அபாயம் அதிகரிக்கிறது.
- டார்சியின் சட்டம்:TMP, ஊடுருவும் பாய்வு (J), மற்றும் பாகுத்தன்மை (μ) ஆகியவை TMP = J × μ × R_m (சவ்வு எதிர்ப்பு) வழியாக தொடர்புடையவை. அதிக பாகுத்தன்மை கொண்ட புரதக் கரைசல்களுக்கு, திறமையான அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனுக்கு கவனமாக TMP சரிசெய்தல் மிக முக்கியமானது.
எடுத்துக்காட்டுகள்:
- அடர்த்தியான ஆன்டிபாடி கரைசல்களின் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனுக்கு அதிகரித்து வரும் பாகுத்தன்மையை எதிர்க்க கவனமாக TMP மேலாண்மை தேவைப்படுகிறது.
- PEGylation அல்லது பிற புரத மாற்றங்கள் சவ்வுடன் தொடர்புகளை மாற்றி, விரும்பிய பாய்ச்சலுக்குத் தேவையான TMP ஐ பாதிக்கின்றன.
3.3. TMP ஐ கண்காணித்தல் மற்றும் மேம்படுத்துதல்
உள்ளே TMP ஐ பராமரித்தல்சாதாரண டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்த வரம்புநிலையான அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் சவ்வு செயல்திறன் மற்றும் தயாரிப்பு தரத்திற்கு இது மிகவும் முக்கியமானது. காலப்போக்கில், அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் முன்னேறும்போது, செறிவு துருவமுனைப்பு மற்றும் கறைபடிதல் ஆகியவை TMP ஐ அதிகரிக்கச் செய்யலாம், சில நேரங்களில் விரைவாக.
கண்காணிப்பு நடைமுறைகள்:
- நிகழ்நேர கண்காணிப்பு:TMP, உள்ளீடு, தக்கவைத்தல் மற்றும் ஊடுருவல் வழியாகக் கண்காணிக்கப்படுகிறது.அழுத்தக் கடத்திகள்.
- ராமன் நிறமாலையியல்:புரதம் மற்றும் துணைப் பொருள் செறிவுகளின் ஊடுருவல் இல்லாத கண்காணிப்புக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் மற்றும் டயாஃபில்ட்ரேஷனின் போது தகவமைப்பு TMP கட்டுப்பாட்டை எளிதாக்குகிறது.
- மேம்பட்ட கட்டுப்பாடு:நீட்டிக்கப்பட்ட கல்மான் வடிகட்டிகள் (EKF) சென்சார் தரவை செயலாக்க முடியும், அதிகப்படியான கறைபடிதலைத் தவிர்க்க TMP ஐ தானாகவே சரிசெய்கின்றன.
- ஆரம்ப TMP ஐ சாதாரண வரம்பிற்குள் அமைக்கவும்:ஓட்டத்தைக் குறைக்க மிகக் குறைவாகவும் இல்லை, விரைவான கறைபடிதலைத் தவிர்க்க மிக அதிகமாகவும் இல்லை.
- பாகுத்தன்மை அதிகரிக்கும் போது TMP ஐ சரிசெய்யவும்:அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்டத்தில், தேவைக்கேற்ப மட்டும் TMP ஐ படிப்படியாக அதிகரிக்கவும்.
- தீவனப் பாய்வு மற்றும் pH ஐக் கட்டுப்படுத்தவும்:ஊட்டப் பாய்ச்சலை அதிகரிப்பது அல்லது TMP ஐக் குறைப்பது செறிவு துருவமுனைப்பு மற்றும் கறைபடிதலைக் குறைக்கிறது.
- சவ்வு சுத்தம் செய்தல் மற்றும் மாற்றுதல்:அதிக TMPகள் அடிக்கடி சுத்தம் செய்தல் மற்றும் சவ்வு ஆயுட்காலம் குறைதல் ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடையவை.
உத்திகளை மேம்படுத்துதல்:
எடுத்துக்காட்டுகள்:
- புரதச் செயலாக்கக் கோடுகளில் அரிப்பு கறைபடிதல் TMP அதிகரிப்பதற்கும், பாய்ச்சல் குறைவதற்கும் வழிவகுக்கிறது, இதனால் இயல்பான செயல்பாட்டை மீட்டெடுக்க சவ்வு சுத்தம் செய்தல் அல்லது மாற்றீடு தேவைப்படுகிறது.
- அதிக பாகுத்தன்மை கொண்ட ராப்சீட் புரத அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனின் போது நொதி முன் சிகிச்சை (எ.கா., பெக்டினேஸ் சேர்த்தல்) TMP ஐக் குறைத்து சவ்வு ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்கும்.
3.4. TFF அமைப்புகளில் TMP
தொடுகோடு (குறுக்கு) ஓட்ட வடிகட்டுதல் (TFF) தீவனக் கரைசலை நேரடியாக சவ்வு வழியாகச் செலுத்துவதற்குப் பதிலாக அதன் குறுக்கே செலுத்துவதன் மூலம் செயல்படுகிறது, இது TMP இயக்கவியலை கணிசமாக பாதிக்கிறது.
TMP இன் ஒழுங்குமுறை மற்றும் இருப்பு
- TFF டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் (TFF TMP):அதிகப்படியான TMP-ஐத் தவிர்க்கவும், ஊடுருவும் பாய்ச்சலை அதிகரிக்கவும் ஊட்ட ஓட்ட விகிதம் மற்றும் பம்ப் அழுத்தம் இரண்டையும் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் நிர்வகிக்கப்படுகிறது.
- அளவுருக்களை மேம்படுத்துதல்:தீவன ஓட்டத்தை அதிகரிப்பது புரதங்களின் உள்ளூர் படிவைக் குறைக்கிறது, TMP ஐ உறுதிப்படுத்துகிறது மற்றும் சவ்வு கறைபடுதலைக் குறைக்கிறது.
- கணக்கீட்டு மாதிரியாக்கம்:CFD மாதிரிகள் அதிகபட்ச தயாரிப்பு மீட்பு, தூய்மை மற்றும் மகசூலுக்கு TFF TMP ஐ கணித்து மேம்படுத்துகின்றன - குறிப்பாக mRNA அல்லது புற-செல்லுலார் வெசிகல் தனிமைப்படுத்தல் போன்ற செயல்முறைகளுக்கு இது மிகவும் முக்கியமானது.
எடுத்துக்காட்டுகள்:
- உயிரிச் செயலாக்கத்தில், உகந்த TFF TMP, சிதைவு இல்லாமல் 70% mRNA மீட்டெடுப்பை விட அதிகமாக விளைவிக்கிறது, இது அல்ட்ரா சென்ட்ரிஃபிகேஷன் முறைகளை விட சிறப்பாக செயல்படுகிறது.
- கணித மாதிரிகள் மற்றும் சென்சார் பின்னூட்டங்களால் தெரிவிக்கப்படும் தகவமைப்பு TMP கட்டுப்பாடு, சவ்வு மாற்று அதிர்வெண்ணைக் குறைத்து, கறைபடிதலைக் குறைப்பதன் மூலம் சவ்வு ஆயுட்காலத்தை அதிகரிக்கிறது.
முக்கிய குறிப்புகள்:
- செயல்முறை செயல்திறன், ஃப்ளக்ஸ் மற்றும் சவ்வு ஆரோக்கியத்தை பராமரிக்க TMP டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தத்தை TFF இல் தீவிரமாக நிர்வகிக்க வேண்டும்.
- முறையான TMP உகப்பாக்கம் செயல்பாட்டு செலவுகளைக் குறைக்கிறது, உயர்-தூய்மை தயாரிப்பு மீட்டெடுப்பை ஆதரிக்கிறது மற்றும் புரத அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் மற்றும் தொடர்புடைய செயல்முறைகளில் சவ்வு ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்கிறது.
கறைபடிதல் வழிமுறைகள் மற்றும் பாகுத்தன்மையுடனான அவற்றின் உறவு
புரத அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் முக்கிய கறைபடிதல் பாதைகள்
புரத அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் பல தனித்துவமான கறைபடிதல் பாதைகளால் பாதிக்கப்படுகிறது:
அரிப்பு கறைபடிதல்:அரிப்பு பொருட்கள் - பொதுவாக இரும்பு ஆக்சைடுகள் - சவ்வு மேற்பரப்புகளில் குவியும் போது இது நிகழ்கிறது. இவை பாய்ச்சலைக் குறைக்கின்றன மற்றும் நிலையான இரசாயன சுத்தம் செய்யும் முகவர்களால் அகற்றுவது கடினம். அரிப்பு கறைபடிதல் சவ்வு செயல்திறனை தொடர்ந்து இழக்க வழிவகுக்கிறது மற்றும் காலப்போக்கில் சவ்வு மாற்று அதிர்வெண்ணை அதிகரிக்கிறது. நீர் சுத்திகரிப்பு மற்றும் புரத பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் PVDF மற்றும் PES சவ்வுகளில் இதன் தாக்கம் குறிப்பாக கடுமையானது.
கரிம கறைபடிதல்:போவின் சீரம் அல்புமின் (BSA) போன்ற புரதங்களால் முக்கியமாக தூண்டப்படுகிறது, மேலும் பாலிசாக்கரைடுகள் (எ.கா., சோடியம் ஆல்ஜினேட்) போன்ற பிற கரிமப் பொருட்களின் முன்னிலையில் தீவிரப்படுத்தப்படலாம். சவ்வு துளைகளில் உறிஞ்சுதல், துளை அடைப்பு மற்றும் ஒரு கேக் அடுக்கை உருவாக்குதல் ஆகியவை வழிமுறைகளில் அடங்கும். பல கரிம கூறுகள் இருக்கும்போது சினெர்ஜிஸ்டிக் விளைவுகள் ஏற்படுகின்றன, கலப்பு-கழிவு அமைப்புகள் ஒற்றை-புரத ஊட்டங்களை விட கடுமையான கறைபடிதலை அனுபவிக்கின்றன.
செறிவு துருவமுனைப்பு:அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் முன்னேறும்போது, தக்கவைக்கப்பட்ட புரதங்கள் சவ்வு மேற்பரப்புக்கு அருகில் குவிந்து, உள்ளூர் செறிவு மற்றும் பாகுத்தன்மையை அதிகரிக்கின்றன. இது ஒரு துருவமுனைப்பு அடுக்கை உருவாக்குகிறது, இது கறைபடிதல் போக்கை அதிகரிக்கிறது மற்றும் பாய்ச்சலைக் குறைக்கிறது. அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்டம் முன்னேறும்போது செயல்முறை துரிதப்படுத்தப்படுகிறது, இது டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் மற்றும் ஓட்ட இயக்கவியலால் நேரடியாக பாதிக்கப்படுகிறது.
கூழ்ம மற்றும் கலப்பு-கழிவு கறைபடிதல்:கூழ்மப் பொருள் (எ.கா., சிலிக்கா, கனிம தாதுக்கள்) புரதங்களுடன் தொடர்பு கொள்ளலாம், இது சவ்வு கறைபடிதலை அதிகரிக்கும் சிக்கலான திரட்டு அடுக்குகளை உருவாக்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, கூழ்ம சிலிக்காவின் இருப்பு, குறிப்பாக கரிமப் பொருட்களுடன் இணைந்தால் அல்லது உகந்த pH இல்லாத நிலையில், ஃப்ளக்ஸ் விகிதங்களைக் கணிசமாகக் குறைக்கிறது.
கறைபடிதல் வளர்ச்சியில் கரைசல் பாகுத்தன்மையின் தாக்கம்
புரதக் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மை கறைபடிதல் இயக்கவியலையும் சவ்வு சுருக்கத்தையும் கடுமையாக பாதிக்கிறது:
துரிதப்படுத்தப்பட்ட கறைபடிதல்:அதிக புரதக் கரைசல் பாகுத்தன்மை, தக்கவைக்கப்பட்ட கரைசல்களின் பின்-போக்குவரத்துக்கு எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது, விரைவான கேக் அடுக்கு உருவாக்கத்தை எளிதாக்குகிறது. இது டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தத்தை (TMP) அதிகரிக்கிறது, சவ்வு சுருக்கத்தையும் கறைபடிதலையும் துரிதப்படுத்துகிறது.
தீர்வு கலவை விளைவுகள்:புரத வகை பாகுத்தன்மையை மாற்றுகிறது; குளோபுலர் புரதங்கள் (எ.கா., BSA) மற்றும் நீட்டிக்கப்பட்ட புரதங்கள் ஓட்டம் மற்றும் துருவமுனைப்பு தொடர்பாக வித்தியாசமாக செயல்படுகின்றன. பாலிசாக்கரைடுகள் அல்லது கிளிசரால் போன்ற சேர்மங்களைச் சேர்ப்பது பாகுத்தன்மையை கணிசமாக அதிகரிக்கிறது, கறைபடுதலை ஊக்குவிக்கிறது. அதிக செறிவுகளில் சேர்க்கைகள் மற்றும் புரத திரட்டல் சவ்வுகள் அடைபடும் விகிதத்தை மேலும் தீவிரப்படுத்துகிறது, இது பாய்ச்சல் மற்றும் சவ்வு ஆயுட்காலம் இரண்டையும் நேரடியாகக் குறைக்கிறது.
செயல்பாட்டு விளைவுகள்:அதிக பாகுத்தன்மைக்கு, குறுக்குவெட்டு ஓட்ட வடிகட்டுதல் செயல்முறைகளில் வடிகட்டுதல் விகிதங்களைத் தக்கவைக்க அதிகரித்த TMP தேவைப்படுகிறது. அதிக TMPக்கு நீண்டகால வெளிப்பாடு மீளமுடியாத கறைபடிதலை அதிகரிக்கிறது, இது பெரும்பாலும் அடிக்கடி சவ்வு சுத்தம் செய்தல் அல்லது முந்தைய சவ்வு மாற்றத்தை அவசியமாக்குகிறது.
ஊட்டப் பண்புகளின் பங்கு
தீவன பண்புகள் - புரத பண்புகள் மற்றும் நீர் வேதியியல் - கறைபடிதலின் தீவிரத்தை தீர்மானிக்கிறது:
புரத அளவு மற்றும் பரவல்:பெரிய அல்லது திரட்டப்பட்ட புரதங்கள் துளை அடைப்பு மற்றும் கேக் கட்டமைப்பை ஏற்படுத்தும் அதிக போக்கைக் கொண்டுள்ளன, இது அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் புரத செறிவின் போது பாகுத்தன்மை மற்றும் சுருக்க போக்குகளை அதிகரிக்கிறது.
pH:உயர்ந்த pH நிலைமின்னியல் விலக்கத்தை அதிகரிக்கிறது, புரதங்கள் சவ்வுக்கு அருகில் குவிவதைத் தடுக்கிறது, இதனால் கறைபடிதல் குறைகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, அமில நிலைமைகள் விரட்டலைக் குறைக்கின்றன, குறிப்பாக கூழ்ம சிலிக்காவிற்கு, சவ்வு கறைபடிதலை அதிகரிக்கிறது மற்றும் பாய்ச்சல் விகிதங்களைக் குறைக்கிறது.
வெப்பநிலை:குறைந்த செயல்முறை வெப்பநிலை பொதுவாக இயக்க ஆற்றலைக் குறைக்கிறது, இது கறைபடிதல் விகிதங்களைக் குறைக்கலாம், ஆனால் கரைசல் பாகுத்தன்மையையும் அதிகரிக்கும். அதிக வெப்பநிலை கறைபடிதலை துரிதப்படுத்துகிறது, ஆனால் சுத்தம் செய்யும் திறனையும் அதிகரிக்கக்கூடும்.
கூழ்ம/கனிமப் பொருள்:கூழ்ம சிலிக்கா அல்லது உலோகங்களின் இருப்பு, குறிப்பாக அமில நிலைமைகளின் கீழ், கறைபடிதலை தீவிரப்படுத்துகிறது. சிலிக்கா துகள்கள் மொத்த கரைசல் பாகுத்தன்மையை அதிகரிக்கின்றன மற்றும் துளைகளை உடல் ரீதியாகத் தடுக்கின்றன, இதனால் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு குறைவான செயல்திறன் கொண்டது மற்றும் ஒட்டுமொத்த சவ்வு ஆயுட்காலம் மற்றும் செயல்திறன் குறைகிறது.
அயனி கலவை:சில அயனி இனங்களை (Na⁺, Zn²⁺, K⁺) சேர்ப்பது புரதங்கள் மற்றும் சவ்வுகளுக்கு இடையேயான நிலைமின்னியல் மற்றும் நீரேற்ற விசைகளை மாற்றியமைப்பதன் மூலம் கறைபடிதலைக் குறைக்கலாம். இருப்பினும், Ca²⁺ போன்ற அயனிகள் பெரும்பாலும் திரட்டலை ஊக்குவிக்கின்றன மற்றும் கறைபடிதல் திறனை அதிகரிக்கின்றன.
எடுத்துக்காட்டுகள்:
- குறுக்குவெட்டு ஓட்ட வடிகட்டுதலின் போது, அதிக மூலக்கூறு எடை புரதங்கள் மற்றும் அதிகரித்த பாகுத்தன்மை நிறைந்த ஒரு தீவனம் விரைவான ஓட்டக் குறைவை அனுபவிக்கும், சுத்தம் செய்தல் மற்றும் மாற்றும் நடைமுறைகளை அதிகரிக்கும்.
- தீவன நீரில் கூழ்ம சிலிக்கா உள்ளது மற்றும் அமிலமயமாக்கப்படும்போது, சிலிக்கா திரட்டுதல் மற்றும் படிவு தீவிரமடைகிறது, இதனால் கறைபடிதல் விகிதங்கள் பெரிதும் அதிகரித்து சவ்வு செயல்திறன் குறைகிறது.
சுருக்கமாக, கரைசல் பாகுத்தன்மை, கறைபடிதல் வகைகள் மற்றும் தீவன பண்புகள் ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பைப் புரிந்துகொள்வது, அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவை மேம்படுத்துவதற்கும், சவ்வு கறைபடிதலைக் குறைப்பதற்கும், சவ்வு ஆயுட்காலத்தை அதிகரிப்பதற்கும் அவசியம்.
செறிவு துருவமுனைப்பு மற்றும் அதன் மேலாண்மை
செறிவு துருவப்படுத்தல் என்றால் என்ன?
செறிவு துருவமுனைப்பு என்பது அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனின் போது சவ்வு/கரைசல் இடைமுகத்தில் புரதங்கள் போன்ற தக்கவைக்கப்பட்ட கரைசலின் உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட குவிப்பு ஆகும். புரதக் கரைசல்களின் சூழலில், திரவம் அரை-ஊடுருவக்கூடிய சவ்வுக்கு எதிராகப் பாய்வதால், சவ்வு நிராகரிக்கப்பட்ட புரதங்கள் மேற்பரப்புக்கு அருகிலுள்ள ஒரு மெல்லிய எல்லை அடுக்கில் குவிகின்றன. இந்தக் குவிப்பு ஒரு செங்குத்தான செறிவு சாய்வை ஏற்படுத்துகிறது: சவ்வில் அதிக புரத செறிவு, மொத்தக் கரைசலில் மிகவும் குறைவு. இந்த நிகழ்வு மீளக்கூடியது மற்றும் ஹைட்ரோடைனமிக் சக்திகளால் நிர்வகிக்கப்படுகிறது. இது சவ்வு கறைபடிதலுக்கு முரணாக உள்ளது, இது சவ்வின் உள்ளே அல்லது அதன் மீது அதிக நிரந்தர படிவு அல்லது உறிஞ்சுதலை உள்ளடக்கியது.
செறிவு துருவமுனைப்பு எவ்வாறு பாகுத்தன்மை மற்றும் கறைபடிதலை அதிகரிக்கிறது
சவ்வு மேற்பரப்பில், புரதங்களின் தொடர்ச்சியான குவிப்பு ஒரு எல்லை அடுக்கை உருவாக்குகிறது, இது உள்ளூர் கரைப்பான் செறிவை அதிகரிக்கிறது. இது இரண்டு குறிப்பிடத்தக்க விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது:
உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட பாகுத்தன்மை அதிகரிப்பு:சவ்வுக்கு அருகில் புரதத்தின் செறிவு அதிகரிக்கும்போது, இந்த நுண் பகுதியில் புரதக் கரைசலின் பாகுத்தன்மையும் அதிகரிக்கிறது. அதிகரித்த பாகுத்தன்மை, சவ்விலிருந்து கரைசலை பின்னோக்கி கொண்டு செல்வதைத் தடுக்கிறது, செறிவு சாய்வை மேலும் செங்குத்தாக அதிகரிக்கிறது மற்றும் ஓட்டத்திற்கு எதிர்ப்பை அதிகரிக்கும் பின்னூட்ட வளையத்தை உருவாக்குகிறது. இதன் விளைவாக ஊடுருவல் பாய்வு குறைகிறது மற்றும் தொடர்ந்து வடிகட்டுவதற்கு அதிக ஆற்றல் தேவைப்படுகிறது.
சவ்வு கறைபடுதலை எளிதாக்குதல்:சவ்வுக்கு அருகில் அதிக புரதச் செறிவு புரதத் திரட்டலின் நிகழ்தகவை அதிகரிக்கிறது, மேலும் சில அமைப்புகளில், ஒரு ஜெல் அடுக்கு உருவாகிறது. இந்த அடுக்கு சவ்வு துளைகளைத் தடுத்து, ஓட்டத்திற்கு எதிர்ப்பை மேலும் அதிகரிக்கிறது. இத்தகைய நிலைமைகள் மீளமுடியாத கறைபடிதல் தொடங்குவதற்கு முதிர்ச்சியடைகின்றன, அங்கு புரதத் திரட்டுகள் மற்றும் அசுத்தங்கள் உடல் ரீதியாகவோ அல்லது வேதியியல் ரீதியாகவோ சவ்வு மேட்ரிக்ஸுடன் பிணைக்கப்படுகின்றன.
பரிசோதனை இமேஜிங் (எ.கா., எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி) சவ்வில் நானோ அளவுள்ள புரதக் கொத்துக்களின் விரைவான திரட்சியை உறுதிப்படுத்துகிறது, இது செயல்பாட்டு அமைப்புகள் சரியான முறையில் நிர்வகிக்கப்படாவிட்டால் குறிப்பிடத்தக்க படிவுகளாக வளரக்கூடும்.
செறிவு துருவமுனைப்பைக் குறைப்பதற்கான உத்திகள்
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் புரத செறிவு அல்லது குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதலில் செறிவு துருவமுனைப்பை நிர்வகிப்பதற்கு இரட்டை அணுகுமுறை தேவைப்படுகிறது: ஹைட்ரோடைனமிக்ஸை சரிசெய்தல் மற்றும் செயல்பாட்டு அளவுருக்களை சரிசெய்தல்.
குறுக்கு ஓட்ட வேக உகப்பாக்கம்:
குறுக்கு ஓட்ட வேகத்தை அதிகரிப்பது சவ்வு முழுவதும் தொடுநிலை ஓட்டத்தை அதிகரிக்கிறது, வெட்டு மற்றும் செறிவு எல்லை அடுக்கை மெலிதாக்குவதை ஊக்குவிக்கிறது. அதிக வீரியமுள்ள வெட்டு சவ்வு மேற்பரப்பில் இருந்து திரட்டப்பட்ட புரதங்களை துடைத்து, துருவமுனைப்பு மற்றும் கறைபடிதல் அபாயத்தைக் குறைக்கிறது. எடுத்துக்காட்டாக, நிலையான கலவைகளைப் பயன்படுத்துவது அல்லது வாயு ஸ்பேர்ஜிங்கை அறிமுகப்படுத்துவது கரைப்பான் அடுக்கை சீர்குலைக்கிறது, குறிப்பாக குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதல் செயல்பாட்டில் ஊடுருவக்கூடிய பாய்வு மற்றும் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.
செயல்பாட்டு அளவுருக்களை மாற்றியமைத்தல்:
டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் (TMP):TMP என்பது சவ்வு முழுவதும் உள்ள அழுத்த வேறுபாடு மற்றும் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனுக்கான உந்து சக்தியாகும். இருப்பினும், வடிகட்டுதலை துரிதப்படுத்த TMP ஐ அதிகமாகத் தள்ளுவது செறிவு துருவமுனைப்பை தீவிரப்படுத்துவதன் மூலம் பின்வாங்கக்கூடும். சாதாரண டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்த வரம்பைப் பின்பற்றுவது - புரத அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனுக்காக நிர்ணயிக்கப்பட்ட வரம்புகளை மீறாமல் - அதிகப்படியான கரைசல் குவிப்பு மற்றும் உள்ளூர் பாகுத்தன்மையில் தொடர்புடைய அதிகரிப்பைத் தடுக்க உதவுகிறது.
வெட்டு விகிதம்:குறுக்கு ஓட்ட வேகம் மற்றும் சேனல் வடிவமைப்பின் செயல்பாடான வெட்டு விகிதம், கரைப்பான் போக்குவரத்து இயக்கவியலில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. உயர் வெட்டு துருவமுனைப்பு அடுக்கை மெல்லியதாகவும், நகரக்கூடியதாகவும் வைத்திருக்கிறது, இது சவ்வுக்கு அருகில் கரைப்பான்-குறைக்கப்பட்ட பகுதியை அடிக்கடி புதுப்பிக்க அனுமதிக்கிறது. வெட்டு விகிதத்தை அதிகரிப்பது புரதங்கள் குவிக்க வேண்டிய நேரத்தைக் குறைக்கிறது மற்றும் இடைமுகத்தில் பாகுத்தன்மை அதிகரிப்பைக் குறைக்கிறது.
ஊட்ட பண்புகள்:புரதக் கரைசலின் பாகுத்தன்மையைக் குறைத்தல், மொத்த உள்ளடக்கத்தைக் குறைத்தல் அல்லது pH மற்றும் அயனி வலிமையைக் கட்டுப்படுத்துதல் போன்ற உள்வரும் புரதக் கரைசலின் பண்புகளை சரிசெய்வது, செறிவு துருவமுனைப்பின் அளவையும் தாக்கத்தையும் குறைக்க உதவும். தீவன முன் சிகிச்சை மற்றும் சூத்திர மாற்றங்கள் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் சவ்வு செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் சவ்வு சுத்தம் செய்யும் அதிர்வெண்ணைக் குறைப்பதன் மூலம் சவ்வு ஆயுட்காலத்தை நீட்டிக்கலாம்.
விண்ணப்ப எடுத்துக்காட்டு:
மோனோக்ளோனல் ஆன்டிபாடிகளை குவிக்க டேன்ஜென்ஷியல் ஃப்ளோ ஃபில்டரேஷன் (TFF) பயன்படுத்தும் ஒரு ஆலை, கவனமாக மேம்படுத்தப்பட்ட குறுக்கு-ஃப்ளோ வேகங்களைப் பயன்படுத்துகிறது மற்றும் ஒரு கண்டிப்பான சாளரத்திற்குள் TMP ஐ பராமரிக்கிறது. அவ்வாறு செய்வதன் மூலம், ஆபரேட்டர்கள் செறிவு துருவமுனைப்பு மற்றும் சவ்வு கறைபடிதலைக் குறைக்கிறார்கள், சவ்வு மாற்று அதிர்வெண் மற்றும் சுத்தம் செய்யும் சுழற்சிகள் இரண்டையும் குறைக்கிறார்கள் - செயல்பாட்டு செலவுகளை நேரடியாகக் குறைத்து தயாரிப்பு மகசூலை மேம்படுத்துகிறார்கள்.
இந்த மாறிகளின் சரியான சரிசெய்தல் மற்றும் கண்காணிப்பு - நிகழ்நேர புரதக் கரைசல் பாகுத்தன்மை அளவீடு உட்பட - அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் புரதச் செயலாக்கத்தில் செறிவு துருவமுனைப்பு தொடர்பான பாதகமான விளைவுகளைத் தணிப்பதற்கும் அடிப்படையாகும்.
அதிக அடர்த்தி கொண்ட புரதக் கரைசல்களுக்கான அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனை மேம்படுத்துதல்
6.1. செயல்பாட்டு சிறந்த நடைமுறைகள்
அதிக பாகுத்தன்மை கொண்ட புரதக் கரைசல்களுடன் உகந்த அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செயல்திறனைப் பராமரிக்க, டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் (TMP), புரதச் செறிவு மற்றும் கரைசல் பாகுத்தன்மை ஆகியவற்றுக்கு இடையே ஒரு நுட்பமான சமநிலை தேவைப்படுகிறது. TMP - சவ்வு முழுவதும் அழுத்தத்தில் உள்ள வேறுபாடு - அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் புரதச் செறிவு வீதத்தையும் சவ்வு கறைபடிதலின் அளவையும் நேரடியாக பாதிக்கிறது. மோனோக்ளோனல் ஆன்டிபாடிகள் அல்லது அதிக செறிவுள்ள சீரம் புரதங்கள் போன்ற பிசுபிசுப்பு கரைசல்களைச் செயலாக்கும்போது, TMP இல் ஏதேனும் அதிகப்படியான அதிகரிப்பு ஆரம்பத்தில் பாய்ச்சலை அதிகரிக்கக்கூடும், ஆனால் இது சவ்வின் மேற்பரப்பில் கறைபடிதல் மற்றும் புரதக் குவிப்பை விரைவாக துரிதப்படுத்துகிறது. இது சமரசம் செய்யப்பட்ட மற்றும் நிலையற்ற வடிகட்டுதல் செயல்முறைக்கு வழிவகுக்கிறது, இது உயர்ந்த TMP மற்றும் 200 mg/mL க்கு மேல் புரதச் செறிவுகளில் அடர்த்தியான புரத அடுக்குகள் உருவாகும் இமேஜிங் ஆய்வுகள் மூலம் உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது.
உகந்த அணுகுமுறை, முக்கியமான TMPக்கு அருகில், ஆனால் அதை விட அதிகமாக இல்லாமல், அமைப்பை இயக்குவதை உள்ளடக்குகிறது. இந்த கட்டத்தில், உற்பத்தித்திறன் அதிகபட்சமாகிறது, ஆனால் மீளமுடியாத கறைபடிதல் ஆபத்து மிகக் குறைவாகவே உள்ளது. மிக அதிக பாகுத்தன்மைகளுக்கு, சமீபத்திய கண்டுபிடிப்புகள் TMP ஐக் குறைத்து, செறிவு துருவமுனைப்பு மற்றும் புரத படிவு ஆகியவற்றைக் குறைக்க உதவும் வகையில் ஊட்ட ஓட்டத்தை (குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதல்) ஒரே நேரத்தில் அதிகரிப்பதை பரிந்துரைக்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, Fc-இணைவு புரத செறிவில் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஆய்வுகள், குறைந்த TMP அமைப்புகள் தயாரிப்பு இழப்பைக் குறைக்கும் அதே வேளையில் நிலையான பாய்ச்சலைப் பராமரிக்க உதவுகின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன.
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனின் போது புரதச் செறிவில் படிப்படியான மற்றும் முறையான அதிகரிப்பு மிக முக்கியமானது. திடீர் செறிவு படிகள் கரைசலை மிக விரைவாக உயர்-பாகுத்தன்மை ஆட்சிக்குள் தள்ளக்கூடும், இது திரட்டல் அபாயங்களையும் கறைபடிதலின் தீவிரத்தையும் அதிகரிக்கும். அதற்கு பதிலாக, புரத அளவுகளை படிப்படியாக அதிகரிப்பது TMP, குறுக்கு-பாய்வு வேகம் மற்றும் pH போன்ற செயல்முறை அளவுருக்களை இணையாக சரிசெய்ய அனுமதிக்கிறது, இது அமைப்பின் நிலைத்தன்மையை பராமரிக்க உதவுகிறது. இந்த கட்டங்களின் போது குறைந்த இயக்க அழுத்தங்களை பராமரிப்பது செறிவில் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அதிகரிப்பை உறுதி செய்கிறது, தயாரிப்பு ஒருமைப்பாட்டைப் பாதுகாக்கும் அதே வேளையில் ஃப்ளக்ஸ் சரிவைக் குறைக்கிறது என்பதை என்சைம் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் வழக்கு ஆய்வுகள் உறுதிப்படுத்துகின்றன.
6.2. சவ்வு மாற்று அதிர்வெண் மற்றும் பராமரிப்பு
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் சவ்வு மாற்றத்தின் அதிர்வெண், கறைபடிதல் மற்றும் குறைந்து வரும் பாய்வின் குறிகாட்டிகளுடன் இறுக்கமாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது. ஆயுட்காலக் குறிகாட்டியாக ஒப்பீட்டு பாய்வின் சரிவை மட்டுமே நம்புவதற்குப் பதிலாக, குறிப்பிட்ட கறைபடிதல் எதிர்ப்பைக் கண்காணிப்பது - திரட்டப்பட்ட பொருட்களால் விதிக்கப்படும் எதிர்ப்பைக் குறிக்கும் ஒரு அளவு அளவீடு - மிகவும் நம்பகமானதாக நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது, குறிப்பாக கலப்பு-புரதம் அல்லது புரத-பாலிசாக்கரைடு ஊட்டங்களில், கறைபடிதல் மிக விரைவாகவும் கடுமையாகவும் நிகழலாம்.
கூடுதல் கறைபடிதல் குறிகாட்டிகளைக் கண்காணிப்பதும் மிக முக்கியமானது. மேற்பரப்பு படிவு, சீரற்ற ஊடுருவல் ஓட்டம் அல்லது TMP இல் தொடர்ச்சியான அதிகரிப்பு (சுத்தம் செய்த போதிலும்) ஆகியவற்றின் புலப்படும் அறிகுறிகள் அனைத்தும் சவ்வு தோல்விக்கு முந்தைய மேம்பட்ட கறைபடிதலின் எச்சரிக்கை சமிக்ஞைகளாகும். மாற்றியமைக்கப்பட்ட கறைபடிதல் குறியீட்டை (MFI-UF) கண்காணித்தல் மற்றும் சவ்வு செயல்திறனுடன் அதை தொடர்புபடுத்துதல் போன்ற நுட்பங்கள் எதிர்வினை மாற்றங்களை விட மாற்றீட்டை முன்னறிவிக்கும் திட்டமிடலை செயல்படுத்துகின்றன, இதனால் வேலையில்லா நேரத்தைக் குறைத்து பராமரிப்பு செலவுகளைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன.
சவ்வு ஒருமைப்பாடு, கரிம மாசுபாடு படிதலால் மட்டுமல்ல, அரிப்பாலும் சமரசம் செய்யப்படுகிறது, குறிப்பாக தீவிர pH இல் அல்லது அதிக உப்பு செறிவுகளுடன் இயங்கும் செயல்முறைகளில். அரிப்பு மற்றும் மாசுபாடு படிவு இரண்டையும் நிர்வகிக்க வழக்கமான ஆய்வுகள் மற்றும் வேதியியல் சுத்தம் செய்யும் நடைமுறைகள் நிறுவப்பட வேண்டும். அரிப்பு தொடர்பான மாசுபாடு காணப்பட்டால், சவ்வு சுத்தம் செய்யும் அதிர்வெண் மற்றும் மாற்று இடைவெளிகள் நிலையான சவ்வு ஆயுட்காலம் மற்றும் நிலையான அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் சவ்வு செயல்திறனை உறுதி செய்ய சரிசெய்யப்பட வேண்டும். இந்த சிக்கல்களின் தாக்கத்தைக் குறைப்பதற்கும் பயனுள்ள செயல்பாட்டை நீடிப்பதற்கும் முழுமையான, திட்டமிடப்பட்ட பராமரிப்பு அவசியம்.
6.3. செயல்முறை கட்டுப்பாடு மற்றும் இன்லைன் பாகுத்தன்மை அளவீடு
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் செயல்முறை கட்டுப்பாட்டிற்கு புரதக் கரைசலின் பாகுத்தன்மையின் துல்லியமான, நிகழ்நேர அளவீடு அவசியம், குறிப்பாக செறிவுகள் மற்றும் பாகுத்தன்மை அதிகரிக்கும் போது. இன்லைன் பாகுத்தன்மை அளவீட்டு அமைப்புகள் தொடர்ச்சியான கண்காணிப்பை வழங்குகின்றன, உடனடி பின்னூட்டத்தை அனுமதிக்கின்றன மற்றும் அமைப்பு அளவுருக்களுக்கு மாறும் சரிசெய்தல்களை செயல்படுத்துகின்றன.
வளர்ந்து வரும் தொழில்நுட்பங்கள் புரதக் கரைசல் பாகுத்தன்மை அளவீட்டின் நிலப்பரப்பை மாற்றியுள்ளன:
கல்மான் வடிகட்டுதலுடன் கூடிய ராமன் நிறமாலையியல்: நீட்டிக்கப்பட்ட கல்மான் வடிப்பான்களால் ஆதரிக்கப்படும் நிகழ்நேர ராமன் பகுப்பாய்வு, புரத செறிவு மற்றும் இடையக கலவையை வலுவாகக் கண்காணிக்க உதவுகிறது. இந்த அணுகுமுறை உணர்திறன் மற்றும் துல்லியத்தை அதிகரிக்கிறது, அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு மற்றும் டயாஃபில்ட்ரேஷனுக்கான செயல்முறை ஆட்டோமேஷனை ஆதரிக்கிறது.
தானியங்கி இயக்கவியல் நுண்குழாய் விஸ்கோமெட்ரி: கணினி பார்வையைப் பயன்படுத்தி, இந்த தொழில்நுட்பம் தானாகவே தீர்வு பாகுத்தன்மையை அளவிடுகிறது, கைமுறை பிழைகளை சமாளிக்கிறது மற்றும் பல செயல்முறை நீரோடைகள் முழுவதும் மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடிய, மல்டிபிளெக்ஸ் கண்காணிப்பை வழங்குகிறது. இது நிலையான மற்றும் சிக்கலான புரத சூத்திரங்கள் இரண்டிற்கும் சரிபார்க்கப்படுகிறது மற்றும் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்டத்தின் போது தலையீட்டைக் குறைக்கிறது.
நுண் திரவ ரியாலஜி சாதனங்கள்: நியூட்டன் அல்லாத, அதிக பாகுத்தன்மை கொண்ட புரத தீர்வுகளுக்கு கூட, நுண் திரவ அமைப்புகள் விரிவான, தொடர்ச்சியான வானியல் சுயவிவரங்களை வழங்குகின்றன. இவை மருந்து உற்பத்தி, செயல்முறை பகுப்பாய்வு தொழில்நுட்ப (PAT) உத்திகளை ஆதரித்தல் மற்றும் பின்னூட்ட சுழல்களுடன் ஒருங்கிணைப்பதில் குறிப்பாக மதிப்புமிக்கவை.
இந்தக் கருவிகளைப் பயன்படுத்தி செயல்முறைக் கட்டுப்பாடு, பாகுத்தன்மை மாற்றங்களுக்கு பதிலளிக்கும் விதமாக TMP, ஊட்ட விகிதம் அல்லது குறுக்கு ஓட்ட வேகத்தை நிகழ்நேர சரிசெய்தலுக்கான பின்னூட்ட சுழல்களை செயல்படுத்த உதவுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, இன்லைன் சென்சிங் பாகுத்தன்மையில் திடீர் அதிகரிப்பைக் கண்டறிந்தால் (செறிவு அதிகரிப்பு அல்லது திரட்டல் காரணமாக), அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் செறிவு துருவமுனைப்பின் தொடக்கத்தைக் கட்டுப்படுத்த TMP தானாகவே குறைக்கப்படலாம் அல்லது குறுக்கு ஓட்ட வேகத்தை அதிகரிக்கலாம். இந்த அணுகுமுறை சவ்வு ஆயுட்காலத்தை நீட்டிப்பது மட்டுமல்லாமல், புரதக் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மையை பாதிக்கும் காரணிகளை மாறும் வகையில் நிர்வகிப்பதன் மூலம் நிலையான தயாரிப்பு தரத்தையும் ஆதரிக்கிறது.
மிகவும் பொருத்தமான பாகுத்தன்மை கண்காணிப்பு தொழில்நுட்பத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பது, எதிர்பார்க்கப்படும் பாகுத்தன்மை வரம்பு, புரத உருவாக்கம் சிக்கலான தன்மை, ஒருங்கிணைப்புத் தேவைகள் மற்றும் செலவு உள்ளிட்ட அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் பயன்பாட்டின் குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பொறுத்தது. நிகழ்நேர கண்காணிப்பு மற்றும் டைனமிக் செயல்முறை கட்டுப்பாட்டில் ஏற்பட்ட இந்த முன்னேற்றங்கள், அதிக பாகுத்தன்மை கொண்ட புரதக் கரைசல்களுக்கான அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனை மேம்படுத்தும் திறனை கணிசமாக மேம்படுத்தியுள்ளன, இது செயல்பாட்டு நிலைத்தன்மை மற்றும் அதிக தயாரிப்பு மகசூல் இரண்டையும் உறுதி செய்கிறது.
புரத அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் உள்ள சரிசெய்தல் மற்றும் பொதுவான சிக்கல்கள்
7.1. அறிகுறிகள், காரணங்கள் மற்றும் தீர்வுகள்
அதிகரித்த டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம்
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனின் போது டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தத்தில் (TMP) அதிகரிப்பு, சவ்வு முழுவதும் வளர்ந்து வரும் எதிர்ப்பைக் குறிக்கிறது. அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தத்தின் விளைவுகள் நேரடியானவை: சாதாரண டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்த வரம்பு பொதுவாக செயல்முறை சார்ந்தது, ஆனால் நீடித்தது தகுதி விசாரணையை அதிகரிக்கிறது. இரண்டு பொதுவான காரணங்கள் தனித்து நிற்கின்றன:
- புரதக் கரைசலின் அதிக பாகுத்தன்மை:புரதக் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மை அதிகரிக்கும் போது - பொதுவாக அதிக அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் புரதச் செறிவில் - ஓட்டத்திற்குத் தேவையான அழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. இது இறுதி செறிவு மற்றும் டயாஃபில்ட்ரேஷன் படிகளில் உச்சரிக்கப்படுகிறது, அங்கு கரைசல்கள் மிகவும் பிசுபிசுப்பாக இருக்கும்.
- சவ்வு கறைபடிதல்:புரதத் திரட்டுகள் அல்லது பாலிசாக்கரைடு-புரதக் கலவைகள் போன்ற மாசுக்கள் சவ்வுத் துளைகளில் ஒட்டிக்கொள்ளலாம் அல்லது தடுக்கலாம், இதன் விளைவாக விரைவான TMP ஸ்பைக் ஏற்படுகிறது.
பரிகாரங்கள்:
- TMP ஐக் குறைத்து ஊட்டப் பாய்வுகளை அதிகரிக்கவும்.: ஊட்ட வேகத்தை அதிகரிக்கும் போது TMP ஐக் குறைப்பது செறிவு துருவமுனைப்பு மற்றும் ஜெல் அடுக்கு உருவாக்கத்தைக் குறைத்து, நிலையான பாய்ச்சலை ஊக்குவிக்கிறது.
- வழக்கமான சவ்வு சுத்தம் செய்தல்: குவிந்துள்ள மாசுக்களை அகற்ற உகந்த சவ்வு சுத்தம் செய்யும் அதிர்வெண்ணை நிறுவவும். சுத்தம் செய்த பிறகு புரதக் கரைசல் பாகுத்தன்மை அளவீடு மூலம் செயல்திறனைக் கண்காணிக்கவும்.
- வயதான சவ்வுகளை மாற்றவும்: சுத்தம் போதுமானதாக இல்லாவிட்டால் அல்லது சவ்வு ஆயுட்காலம் எட்டப்பட்டால், சவ்வு மாற்று அதிர்வெண் அதிகரிப்பது அவசியமாக இருக்கலாம்.
குறைந்து வரும் ஓட்ட விகிதம்: கண்டறியும் மரம்
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்டத்தின் போது பாய்வில் தொடர்ந்து குறைவு ஏற்படுவது உற்பத்தித்திறன் கவலைகளைக் குறிக்கிறது. இந்த நோயறிதல் அணுகுமுறையைப் பின்பற்றவும்:
- TMP மற்றும் பாகுத்தன்மையைக் கண்காணிக்கவும்:இரண்டும் அதிகரித்திருந்தால், கறைபடிதல் அல்லது ஜெல் அடுக்கு இருக்கிறதா என்று சோதிக்கவும்.
- தீவனக் கலவை மற்றும் pH ஐச் சரிபார்க்கவும்:இங்கு ஏற்படும் மாற்றங்கள் புரதக் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மையை மாற்றி, கறைபடுவதை ஊக்குவிக்கும்.
- சவ்வு செயல்திறனை மதிப்பிடுங்கள்:சுத்தம் செய்தாலும் ஊடுருவும் ஓட்டம் குறைவது சவ்வு சேதம் அல்லது மீளமுடியாத கறைபடிதலைக் குறிக்கிறது.
தீர்வுகள்:
- அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் கறைபடிதல் மற்றும் செறிவு துருவமுனைப்பைக் குறைக்க தீவனத்தில் வெப்பநிலை, pH மற்றும் அயனி வலிமையை மேம்படுத்தவும்.
- ஜெல் அடுக்குகளை சீர்குலைத்து பாய்வை மீட்டெடுக்க மேற்பரப்பு மாற்றியமைக்கப்பட்ட அல்லது சுழலும் சவ்வு தொகுதிகளைப் பயன்படுத்தவும்.
- புரதக் கரைசலின் ஓட்டத்தைப் பாதிக்கும் மாற்றங்களை எதிர்பார்க்க, வழக்கமான புரதக் கரைசல் பாகுத்தன்மை அளவீட்டை மேற்கொள்ளுங்கள்.
விரைவான கறைபடிதல் அல்லது ஜெல் அடுக்கு உருவாக்கம்
சவ்வு மேற்பரப்பில் அதிகப்படியான செறிவு துருவமுனைப்பு காரணமாக விரைவான ஜெல் அடுக்கு உருவாக்கம் ஏற்படுகிறது. அதிக பாகுத்தன்மை அல்லது அதிக புரத ஊட்ட நிலைமைகளின் கீழ் குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதல் (TFF) டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் குறிப்பாக எளிதில் பாதிக்கப்படுகிறது.
குறைப்பு உத்திகள்:
- புரத பிணைப்பு மற்றும் இணைப்பைக் குறைக்க ஹைட்ரோஃபிலிக், எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட சவ்வு மேற்பரப்புகளை (எ.கா., பாலிவினைலைடின் ஃப்ளோரைடு [PVDF] சவ்வுகள்) பயன்படுத்துங்கள்.
- அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனுக்கு முன் அதிக மாசுபாடுள்ள பொருட்களை அகற்ற, உறைதல் அல்லது மின் உறைதல் மூலம் தீவனத்தை முன்கூட்டியே பதப்படுத்தவும்.
- கேக் அடுக்கு தடிமன் குறைக்கவும் ஜெல் அடுக்கு உருவாவதை தாமதப்படுத்தவும் குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதல் செயல்பாட்டில் சுழலும் தொகுதிகள் போன்ற இயந்திர சாதனங்களை ஒருங்கிணைக்கவும்.
7.2. தீவன மாறுபாட்டிற்கு ஏற்ப சரிசெய்தல்
புரத அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் அமைப்புகள் தீவன புரத பண்புகள் அல்லது கலவையில் உள்ள மாறுபாட்டிற்கு ஏற்ப மாற்றியமைக்க வேண்டும். புரதக் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மையை பாதிக்கும் காரணிகள் - இடையக கலவை, புரத செறிவு மற்றும் திரட்டல் போக்கு போன்றவை - அமைப்பின் நடத்தையை மாற்றக்கூடும்.
பதில் உத்திகள்
- நிகழ்நேர பாகுத்தன்மை மற்றும் கலவை கண்காணிப்பு:ஊட்ட மாற்றங்களை விரைவாகக் கண்டறிவதற்கும், மரபு UV அல்லது IR முறைகளை விஞ்சுவதற்கும் இன்-லைன் பகுப்பாய்வு உணரிகளை (ராமன் நிறமாலையியல் + கல்மான் வடிகட்டுதல்) பயன்படுத்தவும்.
- தகவமைப்பு செயல்முறை கட்டுப்பாடு:அளவுரு அமைப்புகளை சரிசெய்யவும் (ஓட்ட விகிதம், TMP, சவ்வு தேர்வு) கண்டறியப்பட்ட மாற்றங்களுக்கு பதிலளிக்கும் விதமாக. எடுத்துக்காட்டாக, அதிகரித்த புரதக் கரைசல் பாகுத்தன்மைக்கு குறைந்த TMP மற்றும் அதிக வெட்டு விகிதங்கள் தேவைப்படலாம்.
- சவ்வுத் தேர்வு:புரதத் தக்கவைப்பு மற்றும் பாய்ச்சலை சமநிலைப்படுத்தும், தற்போதைய ஊட்ட பண்புகளுக்கு உகந்ததாக துளை அளவு மற்றும் மேற்பரப்பு வேதியியல் கொண்ட சவ்வுகளைப் பயன்படுத்தவும்.
- தீவன முன் சிகிச்சை:தீவனத்தின் தன்மையில் ஏற்படும் திடீர் மாற்றங்கள் கறைபடிதலைத் தூண்டினால், அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனுக்கு எதிரே உறைதல் அல்லது வடிகட்டுதல் படிகளை அறிமுகப்படுத்துங்கள்.
எடுத்துக்காட்டுகள்:
- உயிரியல் செயலாக்கத்தில், இடையக சுவிட்சுகள் அல்லது ஆன்டிபாடி திரட்டுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு வழியாக TMP மற்றும் ஓட்ட சரிசெய்தல்களைத் தூண்ட வேண்டும்.
- குரோமடோகிராஃபி-இணைக்கப்பட்ட அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனுக்கு, தகவமைப்பு கலவை-முழு எண் உகப்பாக்க வழிமுறைகள் மாறுபாட்டைக் குறைக்கலாம் மற்றும் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் சவ்வு செயல்திறனைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில் செயல்பாட்டுச் செலவுகளைக் குறைக்கலாம்.
புரதக் கரைசல் பாகுத்தன்மை அளவீட்டை வழக்கமாகக் கண்காணித்தல் மற்றும் செயல்முறை நிலைமைகளுக்கு உடனடி சரிசெய்தல் ஆகியவை அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவை மேம்படுத்தவும், செயல்திறனைப் பராமரிக்கவும், சவ்வு கறைபடிதல் மற்றும் செறிவு துருவமுனைப்பைக் குறைக்கவும் உதவுகின்றன.
அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள்
8.1. புரதக் கரைசல்களின் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தத்திற்கான இயல்பான வரம்பு என்ன?
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் புரத செறிவு அமைப்புகளில் சாதாரண டிரான்ஸ்மெம்பிரேன் அழுத்தம் (TMP) வரம்பு சவ்வு வகை, தொகுதி வடிவமைப்பு மற்றும் ஊட்ட பண்புகளைப் பொறுத்தது. பெரும்பாலான புரத அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செயல்முறைகளுக்கு, TMP பொதுவாக 1 முதல் 3 பார் (15–45 psi) வரை பராமரிக்கப்படுகிறது. 0.2 MPa (சுமார் 29 psi) க்கு மேல் உள்ள TMP மதிப்புகள் சவ்வு சேதம், விரைவான கறைபடிதல் மற்றும் குறைக்கப்பட்ட சவ்வு ஆயுட்காலம் ஆகியவற்றை ஆபத்தில் ஆழ்த்தக்கூடும். உயிரி மருத்துவ மற்றும் உயிரி செயலாக்க பயன்பாடுகளில், சவ்வு சிதைவைத் தவிர்க்க பரிந்துரைக்கப்பட்ட TMP பொதுவாக 0.8 பட்டியை (~12 psi) தாண்டக்கூடாது. குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதல் போன்ற செயல்முறைகளுக்கு, இந்த TMP வரம்பிற்குள் இருப்பது மகசூல் மற்றும் புரத ஒருமைப்பாடு இரண்டையும் பாதுகாக்கிறது.
8.2. புரதக் கரைசல்களின் பாகுத்தன்மை அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செயல்திறனை எவ்வாறு பாதிக்கிறது?
புரதக் கரைசலின் பாகுத்தன்மை, அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவின் செயல்திறனை நேரடியாக பாதிக்கிறது. அதிக பாகுத்தன்மை ஓட்ட எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது மற்றும் TMP ஐ அதிகரிக்கிறது, இதன் விளைவாக குறைவான ஊடுருவும் பாய்வு மற்றும் விரைவான சவ்வு கறைபடிதல் ஏற்படுகிறது. இந்த விளைவு மோனோக்ளோனல் ஆன்டிபாடிகள் அல்லது Fc-இணைவு புரதங்களுடன் அதிக செறிவில் உச்சரிக்கப்படுகிறது, அங்கு புரத-புரத தொடர்புகள் மற்றும் சார்ஜ் விளைவுகள் காரணமாக பாகுத்தன்மை அதிகரிக்கிறது. துணைப் பொருட்கள் அல்லது நொதி சிகிச்சைகள் மூலம் பாகுத்தன்மையை நிர்வகிப்பது மற்றும் மேம்படுத்துவது, பாய்ச்சலை மேம்படுத்துகிறது, கறைபடிதலைக் குறைக்கிறது மற்றும் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு கட்டத்தில் அதிக அடையக்கூடிய செறிவுகளை அனுமதிக்கிறது. திறமையான செயலாக்கத்தை பராமரிக்க புரதக் கரைசல் பாகுத்தன்மை அளவீட்டைக் கண்காணிப்பது மிகவும் முக்கியமானது.
8.3. செறிவு துருவப்படுத்தல் என்றால் என்ன, அது ஏன் TFF இல் முக்கியமானது?
அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் செறிவு துருவப்படுத்தல் என்பது சவ்வு மேற்பரப்பில் புரதங்களின் குவிப்பு ஆகும், இது மொத்த கரைசலுக்கும் சவ்வு இடைமுகத்திற்கும் இடையில் ஒரு சாய்வை ஏற்படுத்துகிறது. குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதலில், இது அதிகரித்த உள்ளூர் பாகுத்தன்மை மற்றும் சாத்தியமான மீளக்கூடிய பாய்ச்சல் சரிவுக்கு வழிவகுக்கிறது. நிர்வகிக்கப்படாவிட்டால், இது சவ்வு கறைபடிதலை ஊக்குவிக்கும் மற்றும் அமைப்பின் செயல்திறனைக் குறைக்கும். அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷனில் செறிவு துருவப்படுத்தலை நிவர்த்தி செய்வது குறுக்கு ஓட்ட விகிதங்கள், TMP மற்றும் மெல்லிய துருவமுனைப்பு அடுக்கைப் பராமரிக்க சவ்வுத் தேர்வை மேம்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது. துல்லியமான கட்டுப்பாடு செயல்திறனை அதிகமாகவும் கறைபடிதல் அபாயத்தைக் குறைவாகவும் வைத்திருக்கிறது.
8.4. எனது அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் சவ்வை எப்போது மாற்றுவது என்பதை நான் எவ்வாறு தீர்மானிப்பது?
உற்பத்தியில் (ஃப்ளக்ஸ்) குறிப்பிடத்தக்க சரிவு, நிலையான சுத்தம் செய்வதால் தீர்க்க முடியாத TMP இல் தொடர்ச்சியான அதிகரிப்பு அல்லது சுத்தம் செய்த பிறகு எஞ்சியிருக்கும் புலப்படும் கறைபடிதல் ஆகியவற்றைக் காணும்போது அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் சவ்வை மாற்றவும். கூடுதல் குறிகாட்டிகளில் தேர்ந்தெடுக்கும் திறன் இழப்பு (எதிர்பார்த்தபடி இலக்கு புரதங்களை நிராகரிக்கத் தவறியது) மற்றும் செயல்திறன் விவரக்குறிப்புகளை அடைய இயலாமை ஆகியவை அடங்கும். வழக்கமான ஃப்ளக்ஸ் மற்றும் தேர்ந்தெடுக்கும் சோதனை மூலம் சவ்வு மாற்று அதிர்வெண்ணைக் கண்காணிப்பது புரதக் கரைசல் அல்ட்ராஃபில்ட்ரேஷன் செறிவு செயல்முறைகளில் சவ்வு ஆயுட்காலத்தை அதிகரிப்பதற்கான அடித்தளமாகும்.
8.5. TFF இல் புரதக் கறைபடிதலைக் குறைக்க என்ன செயல்பாட்டு அளவுருக்களை நான் சரிசெய்ய முடியும்?
குறுக்கு ஓட்ட வடிகட்டுதலில் புரதக் கறைபடிதலைக் குறைப்பதற்கான முக்கிய செயல்பாட்டு அளவுருக்கள் பின்வருமாறு:
- உள்ளூர் புரதக் குவிப்பைக் குறைப்பதற்கும் செறிவு துருவமுனைப்பை நிர்வகிப்பதற்கும் போதுமான குறுக்கு ஓட்ட வேகத்தை பராமரிக்கவும்.
- பரிந்துரைக்கப்பட்ட TMP வரம்பிற்குள், பொதுவாக 3–5 psi (0.2–0.35 பார்) செயல்படவும், இதனால் அதிகப்படியான தயாரிப்பு கசிவு மற்றும் சவ்வு சேதம் தடுக்கப்படும்.
- மீளமுடியாத கறைபடிதலைக் கட்டுப்படுத்த வழக்கமான சவ்வு சுத்தம் செய்யும் நெறிமுறைகளைப் பயன்படுத்துங்கள்.
- தீவனக் கரைசலை கண்காணித்து, தேவைப்பட்டால், பாகுத்தன்மையைக் கட்டுப்படுத்த முன்கூட்டியே சிகிச்சையளிக்கவும் (எடுத்துக்காட்டாக, பெக்டினேஸ் போன்ற நொதி சிகிச்சைகளைப் பயன்படுத்துதல்).
- இலக்கு புரத அளவு மற்றும் செயல்முறை இலக்குகளுக்கு ஏற்ற சவ்வு பொருட்கள் மற்றும் துளை அளவுகள் (MWCO) தேர்ந்தெடுக்கவும்.
ஹைட்ரோசைக்ளோன் முன் வடிகட்டுதல் அல்லது நொதி முன் சிகிச்சையை ஒருங்கிணைப்பது அமைப்பின் செயல்திறனை மேம்படுத்தலாம், குறிப்பாக அதிக பாகுத்தன்மை கொண்ட ஊட்டங்களுக்கு. ஊட்ட கலவையை நெருக்கமாகக் கண்காணித்து, சவ்வு கறைபடுதலைக் குறைக்கவும், அல்ட்ரா வடிகட்டுதல் செறிவு கட்டத்தை மேம்படுத்தவும் அமைப்புகளை மாறும் வகையில் சரிசெய்யவும்.
இடுகை நேரம்: நவம்பர்-03-2025
