Was ist der Unterschied zwischen Normalflussfiltration und Tangentialflussfiltration?
Unter den verschiedenen verfügbaren Filtrationsmethoden sind die Normalflussfiltration (NFF) und die Tangentialflussfiltration (TFF) zwei häufig verwendete Methoden zur Klärung und Trennung sowohl für die Upstream- als auch für die Downstream-Verarbeitung im Herstellungsprozess von Biopharmazeutika. In diesem Artikel erklären wir die Unterschiede zwischen TFF und NFF sowie ihre jeweiligen Vor- und Nachteile.
Normalflussfiltration verstehen
Die Normalflussfiltration (auch Dead-End-Filtration genannt) ist eine herkömmliche Filtrationsmethode, bei der Lösungen vertikal durch die Membran fließen. Moleküle, die größer als die Membranporen sind, werden zurückgehalten, während kleinere Moleküle passieren.
Vorteile:
Normalflussfiltration wird seit vielen Jahren in verschiedenen Branchen eingesetzt, was die Suche nach geeigneten Filtern und Membranen erleichtert. Das Normalflussfiltrationssystem ist unkomplizierter und leichter einzurichten als das TFF-System.
Nachteil:
Die normale Durchflussfiltration hat jedoch den Nachteil, dass sich Makromoleküle auf der Membranoberfläche ansammeln und eine Schicht bilden, die alsFilter KuchenMit zunehmender Filtrationszeit wird diese Schicht dicker, was zu einer verringerten Filtrationseffizienz und einer kürzeren Lebensdauer der Membran führt.
Tangentialflussfiltration verstehen
Bei der Tangentialflussfiltration fließt die Flüssigkeit tangential über die Membranoberfläche und der durch die Flüssigkeit erzeugte transmembranäre Druckunterschied drückt einen Teil der Lösung gegen die Filtermembran, während der zurückgehaltene Teil zurück durch das System zirkuliert.
Vorteile:
1. Kein Filterkuchen
Bei der Tangentialflussfiltration fließt die Probe und spült die Membranoberfläche, wodurch die Ansammlung von Makromolekülen verhindert und die Konzentrationspolarisation durch reduzierte Durchflussrate minimiert wird. Auf diese Weise wird eine konstante Durchflussrate gewährleistet und die Lebensdauer der Filtermembran erheblich verlängert. Darüber hinaus wird der Transmembrandruck bestimmt und aufrechterhalten, sodass ein großes Volumen unter Verwendung einer optimalen Membranoberfläche verarbeitet werden kann.
2. Sanfte Trennung:
TFF arbeitet bei niedrigem Transmembrandruck, was eine schonende Trennung und minimale Scherbelastung empfindlicher Biomoleküle gewährleistet. Die Schergeschwindigkeit kann durch Änderung der Zufuhrflussrate genau reguliert werden.
3. Konzentration und Diafiltration
Darüber hinaus wird das Permeat, das durch die Membran gelangt, gesammelt, während die verbleibende Flüssigkeit recycelt und konzentriert wird, was einen Pufferaustausch (Diafiltration) während der Tangentialflussfiltration ermöglicht.
4. Lineares Skalieren
Schließlich sind TFF-Systeme modular aufgebaut, was eine flexible Vergrößerung der Filterfläche durch Hinzufügen weiterer Module oder durch Verlängerung (Hohlfasermodule) ermöglicht. Aus diesem Grund sind die meisten TFF-Geräte linear skalierbar.
5. Wiederverwendbar
Bei ordnungsgemäßer Reinigung und Lagerung können TFF-Geräte wiederverwendet werden, was die Verbrauchskosten im Vergleich zur normalen Durchflussfiltration erheblich senkt.
Nachteil:
Komplexität:Um eine optimale Leistung zu erzielen, müssen die Betriebsbedingungen, einschließlich Transmembrandruck, Querströmungsgeschwindigkeit, Temperatur usw., unbedingt fein abgestimmt werden.
Daher können die Einrichtung und Bedienung von TFF-Systemen im Vergleich zur normalen Durchflussfiltration komplexer sein, da zusätzliche Geräte wie Halter, Pumpen und Drucksensoren erforderlich sind und die Kosten für die Implementierung robuster Steuerungssysteme zur Aufrechterhaltung idealer Betriebsbedingungen anfallen. Dies führt auch zu höheren Anfangsinvestitionskosten.
