Principe en toepassing van tangentiële stroomfiltratietechnologie
Tangentiële stroomfiltratie is een effectieve methode voor het concentreren en ontzouten van 10 ml tot duizenden liters monsteroplossing. Het kan worden gebruikt om grote biomoleculen van kleine biomoleculen te scheiden, celsuspensies te vangen en fermentatiebouillon en cellysaten te verduidelijken. TFF kan worden toegepast op een scala aan toepassingen, waaronder eiwitchemie, moleculaire biologie, immunologie, biochemie en microbiologie. Dit document zal zich concentreren op het principe, de belangrijkste parameters en de toepassing van tangentiële stroomfiltratietechnologie.
Hoe een geschikt tangentiale stroomfiltratiesysteem te kiezen?
TFF is tangentiële stroomfiltratie, een drukgedreven membraanscheidingsproces op basis van moleculaire grootte. Met TFF wordt het monstermengsel niet door een enkel pad gedwongen om door het membraan te gaan, zoals bij DC-filtratie. In plaats daarvan circuleert de vloeistof meerdere keren tangentieel door het oppervlak van het membraan. Dit "veeg" gedrag veroorzaakt door uitgeoefende druk vermindert de ophoping van initiële monsters op het membraanoppervlak. De doelmoleculen met een groter molecuulgewicht dan dat onderschept door het membraan werden vastgehouden, maar de kleine moleculen en buffer gingen door het membraan. Tangentiële stroomfiltratie is een effectieve methode voor het concentreren en ontzouten van 10 ml tot duizenden liters monsteroplossing. Het kan worden gebruikt om grote biomoleculen van kleine biomoleculen te scheiden, celsuspensies te vangen en fermentatiebouillon en cellysaten te verduidelijken. TFF kan worden toegepast op een scala aan toepassingen, waaronder eiwitchemie, moleculaire biologie, immunologie, biochemie en microbiologie. Dit document zal zich concentreren op het principe, de belangrijkste parameters en de toepassing van tangentiële stroomfiltratietechnologie.
Conventionele filtratie houdt in dat de vloeistof onder invloed van druk direct door het filtermembraan gaat en de stroomafwaartse binnenkomt, terwijl grote deeltjes of moleculen stroomopwaarts of in het membraan worden onderschept en kleine deeltjes of moleculen stroomafwaarts via het membraan binnenkomen. In deze bedrijfsmodus staat de stroomrichting van de vloeistof loodrecht op het membraanoppervlak en komt deze stroomafwaarts binnen, dus het wordt ook wel "doodlopende filtratie" genoemd. De toepassing van conventionele filtratie omvat zuiveringsfiltratie, sterilisatiefiltratie en filtratie voor virusverwijdering, wat niet de focus van dit artikel is. Tangentiële stroomfiltratie houdt in dat de stroomrichting van de vloeistof evenwijdig is aan het membraanoppervlak. Onder invloed van druk passeert slechts een deel van de vloeistof het membraan en komt het stroomafwaarts binnen. Deze bedrijfsmodus wordt ook wel "crossflow-filtratie" genoemd. Omdat de tangentiële stroom tijdens het filtratieproces continu het oppervlak van het membraanpakket "wast", kan deze bedrijfsmodus de ophoping van grote deeltjes en moleculen op het membraan effectief verminderen, waardoor deze bedrijfsmodus unieke voordelen heeft in veel toepassingen.
Bij filtratie met tangentiële stroming (ook bekend als "dwarsstroom"), duwt de pomp de vloeistof door het oppervlak van het filtermembraan om de ingesloten moleculen weg te spoelen, zodat de aanslag op het oppervlak van het filtermembraan wordt geminimaliseerd. Tegelijkertijd zal tangentiële vloeistof ook druk genereren die loodrecht op het filtermembraan staat, waardoor opgeloste stoffen en kleine moleculen door het filtermembraan worden geduwd. Op deze manier kan de filtering worden voltooid. De simulatietest van het scheiden van zand en kiezels door middel van een onderverdelingsscherm is nuttig om het mechanisme van tangentiële stroomfiltratie te begrijpen: het zeefgat symboliseert de poriën op het filtermembraan, terwijl zand en kiezelstenen de te scheiden moleculen symboliseren. Bij DC-filtratie wordt het zandkiezelmengsel gedwongen naar het schermgat te bewegen en wordt er een kiezellaag gevormd op het schermoppervlak wanneer enkele kleinere zanddeeltjes door het schermgat vallen. Voorkom dat het bovenste zand naar het scherm beweegt en er doorheen gaat het zeefgaas (Fig. 1). Bij DC-filtratie kan het verhogen van de druk alleen maar druk uitoefenen op het mengsel, wat niet bevorderlijk is voor de bevordering van scheiding; In de tangentiële stroomfiltratiemodus wordt daarentegen de vorming van de beperkende laag voorkomen door recirculatie van het mengsel, wat vergelijkbaar is met trillingen om de kiezelstenen te verwijderen die het zeefgaas blokkeren, zodat het zand aan de bovenkant van het mengsel valt en gaat door het zeefgaas. Daarom heeft het gebruik van tangentiële stroomfiltratie voor biomoleculaire scheiding een hogere efficiëntie en een snellere concentratie of filtratiesnelheid.
