Aké sú metódy čistenia kazety s plochým papierom?
Ak pracujete v biotechnológii, farmaceutickej výrobe alebo v akejkoľvek oblasti, ktorá využíva ultrafiltráciu na koncentrovanie, čistenie alebo separáciu biomolekúl (napríklad proteíny, protilátky alebo supernatanty bunkových kultúr), pravdepodobne ste pracovali s plochými kazetami. Som ich dodávateľom už viac ako desať rokov a jedna otázka, ktorú dostávam oveľa častejšie ako špecifikácie produktu, je: „Aký je správny spôsob čistenia kazety s plochým papierom?“ Preskočte všeobecné triky s opláchnutím a utretím, ktoré môžete nájsť v starých laboratórnych manuáloch – čistenie nie je len o tom, aby to vyzeralo pekne. Ide o udržanie výkonu filtrácie na mieste, predĺženie životnosti vašich kaziet (čo vám z dlhodobého hľadiska ušetrí veľa peňazí) a zabránenie krížovej kontaminácii medzi dávkami. Ak ste tu, je pravdepodobné, že už viete, že zlé čistenie vedie k veciam, ako sú nižšie rýchlosti toku, kratšia životnosť kaziet alebo dokonca zničené šarže. Poďme si to rozobrať krok za krokom, žiadny prepychový žargón, len to, čo hovorím svojim zákazníkom, keď panikária kvôli upchatej kazete.
Najprv sa presvedčte, že sme na rovnakej vlne, o čom hovoríme. Ploché kazety sú základom systémov filtrácie s tangenciálnym tokom (TFF) – sú to tie tenké, vrstvené membránové jednotky, ktoré rozdeľujú tok krmiva na dva prúdy: permeát (to, čo prechádza cez membránu) a retentát (to, čo je zadržiavané). Ak hľadáte konkrétne modely, tu máme celý rad:Kazety-TFF-filtračná sériavrátaneUltrafiltračné kazety s tangenciálnym prietokom,100kD ultrafiltračné kazetyaZávesné ultrafiltračné kazety. Teraz k čistiacej časti. Začnime s okamžitým opláchnutím po použití – o tom sa nedá vyjednávať, ako keď si vyzujete topánky po prechádzke v daždi. Ak sa po použití počká aj hodinu, zvyšky na membráne zaschnú a zaschnuté bielkoviny alebo zvyšky buniek je oveľa ťažšie odstrániť, ako napríklad stuhnuté lepidlo. V tomto prvom kroku chcete použiť rovnaký typ vody, aký by ste použili na laboratórnu prípravu alebo výrobu – filtrovanú deionizovanú (DI) vodu, nie vodu z vodovodu. prečo? Voda z vodovodu obsahuje minerály a chlór, ktoré môžu reagovať so zvyškami biomolekúl a zhoršovať znečistenie. Nechajte deionizovanú vodu prechádzať cez kazetu rovnakým prietokom, aký ste použili počas filtrácie. Nezvyšujte tlak hneď veľmi vysoko – tu je najlepší nízky až stredný tlak (10–15 psi). Najprv uvidíte, že permeát bude zakalený; pokračujte, kým nebude úplne čistý a prúd retentátu už nebude penivý. Ak vaša kazeta obsahovala vysoké koncentrácie látok, ako je bunkový lyzát alebo husté proteínové roztoky, možno budete musieť urobiť dva rýchle DI výplachy namiesto jedného. Tento krok trvá 5–10 minút, ale je to najdôležitejšie, aby ste zabránili usadzovaniu nečistôt.
Ďalej, ak máte mierne až stredné znečistenie – napríklad nahromadenie bielkovín, ktoré sa neodstránili pri prvom plákaní – je čas na základné umytie. Najlepším riešením je zriedený alkalický roztok, zvyčajne hydroxid sodný (NaOH), s koncentráciou 0,1 – 0,5 M. Viem, čo si niektorí z vás myslia: „NaOH je drsný, nepoškodí to membránu?“ Pokiaľ ho nenecháte pôsobiť príliš dlho, je to úplne bezpečné. Alkalické roztoky rozkladajú proteínové väzby, rozpúšťajú organické zvyšky a dokonca zabíjajú všetky mikróby, ktoré sa vkradli do kazety. Tip pre profesionálov: Pred prepustením zohrejte roztok NaOH na 30–40 °C (86–104 °F). Teplo spôsobuje, že alkalický roztok pracuje rýchlejšie, čím sa skracuje čas kontaktu. Nechajte ho bežať cez kazetu 15–30 minút, stále pri tomto miernom prietoku. Nenechajte však roztok stáť v kazete – stagnujúci alkalický môže spôsobiť skoky pH, ktoré časom opotrebujú membránu. Po premytí znova prepláchnite deionizovanou vodou, kým pH permeátu nie je neutrálne (otestujte to pomocou pH prúžku, je to jednoduché). Ak je vaše znečistenie mimoriadne odolné, ako napríklad zvyšné monoklonálne protilátky alebo nukleové kyseliny, môžete do roztoku NaOH pridať malé množstvo povrchovo aktívnej látky – niečo ako 0,1 % Tween 20. Povrchovo aktívne látky pomáhajú odstraňovať hydrofóbne zvyšky z povrchu membrány, niečo ako saponát na mastnotu. Len sa uistite, že ste povrchovo aktívnu látku potom super dobre vypláchli, inak by to mohlo pokaziť rýchlosť toku vašej ďalšej filtrácie.
Teraz si povedzme o silnejšom znečistení, pretože niekedy ani to najlepšie počiatočné umytie nestačí. Možno ste spracovali supernatant bunkovej kultúry s množstvom nerozpustných zvyškov alebo dávku s vysokými hladinami polysacharidov, ktoré sa lepia na membránu. Na to potrebujete silnejšie chemické čistenie, niekedy nazývané „sanitizačné čistenie“ alebo „CIP (clean-in-place)“ krok, ak používate celý systém. Tu odporúčam enzymatický čistiaci prostriedok – predstavte si ho ako špeciálnu zmes enzýmov, ktorá prehltne tvrdé organické zvyšky. Enzymatické čistiace prostriedky fungujú oveľa lepšie ako drsné kyseliny na biologické znečistenie, pretože sa zameriavajú na špecifické zlúčeniny bez poškodenia membrány. Hľadajte čistič určený pre ultrafiltračné systémy, nielen pre bežné laboratórne enzýmy. Postupujte podľa pokynov výrobcu, ale vo všeobecnosti ho necháte bežať pri teplote 35–45 °C (95–113 °F) po dobu 30–60 minút pri mierne vyššom prietoku (20–25 psi), aby ste sa uistili, že sa dostane do všetkých zákutí a štrbín plochej štruktúry. Ak to enzymatický čistič nereže (zriedkavé, ale možné pre skutočne silné znečistenie, ako je biofilm), môžete použiť zriedený roztok kyseliny – napríklad kyselinu citrónovú s koncentráciou 0,5–1 M. Kyselina citrónová rozpúšťa minerálne usadeniny a keďže je to mierna kyselina, je menej drsná ako kyselina chlorovodíková. Znova ho zahrejte, 15–20 minút prechádzajte a potom dôkladne prepláchnite, kým pH permeátu nebude neutrálne. Poznámka: v kazete nikdy nemiešajte kyslé a zásadité roztoky – tieto dva reagujú prudko, a to je rýchly spôsob, ako zničiť kazetu (a možno aj deň). Medzi alkalickým a kyslým umývaním naozaj dobre opláchnite deionizovanou vodou, ak potrebujete urobiť oboje.
Počkajte, ľudia zabúdajú na ďalšiu vec: čistenie vonkajšej strany a tesnení. Membrána vo vnútri je hviezda, ale okraje a tesnenia, ktoré utesňujú vrstvy, sa môžu tiež zalepiť. Ak kazetu rozoberáte (niektoré ploché kazety sú určené na rozoberanie, iné sú na jedno použitie, preto vždy skontrolujte svoj model), utrite povrch tesnenia handričkou, ktorá nepúšťa vlákna, navlhčenou deionizovanou vodou. Nepoužívajte papierové utierky – zanechávajú drobné vlákna, ktoré sa zasekávajú. Pre rám kazety môžete použiť mäkkú kefku na jemné vydrhnutie zaschnutých zvyškov a potom opláchnuť. Ak máte jednorazovú kazetu, ako naprKazetová ultrafiltrácialinku, nerozoberiete ju, takže sa uistite, že ju dôkladne opláchnete a umyte chemikáliou hneď, ako ju dokončíte – neodkladajte ju na zajtra.
Teraz si povedzme, čomu sa vyhnúť. Videl som toľko zákazníkov, ktorí robili tieto chyby, a nakoniec potrebujú novú kazetu skôr, ako by mali. Po prvé, vodu z vodovodu nepoužívajte na nič iné ako na prvé rýchle opláchnutie – minerály vody z vodovodu sa môžu hromadiť na membráne a spôsobiť usádzanie. Po druhé, nepoužívajte drsné abrazíva alebo oceľovú vlnu na drhnutie membrány – poškriabaním povrchu sa vytvárajú malé dierky, ktoré zhoršujú výkon medznej molekulovej hmotnosti (MWCO) a nedosiahnete separáciu, ktorú potrebujete. Po tretie, nenechajte čistiace roztoky sedieť v kazete celé hodiny alebo cez noc. Dokonca aj „jemné“ roztoky, ako je NaOH, môžu rozložiť materiál membrány, ak sa ponechá príliš dlho, najmä pri vysokých teplotách. Po štvrté, nepreskakujte overenie po vyčistení. Všetku túto prácu vynakladáte na čistenie kazety – uistite sa, že skutočne funguje. Pred použitím pre skutočnú dávku otestujte rýchlosť toku s deionizovanou vodou. Porovnajte to s rýchlosťou toku, keď bola kazeta nová. Ak je to menej ako 70 % originálu, znamená to, že stále existujú zvyškové nečistoty, takže nabudúce budete musieť upraviť kroky čistenia.
Rýchla poznámka o kazetách na jedno použitie vs. opakovane použiteľné kazety, pretože o tom je v súčasnosti v oblasti biovýroby veľký rozhovor. Jednorazové kazety sú skvelé na zabránenie krížovej kontaminácii medzi rôznymi produktmi alebo bunkovými líniami, ale to neznamená, že ich po použití môžete len tak hodiť do zásuvky. Dokonca aj kazety na jedno použitie potrebujú rýchle opláchnutie hneď po použití, aby membrána nevyschla. Opakovane použiteľné kazety, ako napr100kD ultrafiltračné kazetyvyrábame, môžu vydržať až 10 – 15 použití, ak ich správne vyčistíte – mali sme zákazníkov, ktorí z nich získali 20 použití, keď dodržali náš čistiaci protokol do T. Kompromisom je, že opakovane použiteľné vyžadujú viac starostlivosti, ale úspory nákladov sú obrovské, ak používate viacero dávok.
Poďme to uzavrieť rýchlym cheatom krok za krokom, aby ste sa nemuseli posúvať späť. 1. Bezprostredne po použití: Opláchnite deionizovanou vodou pri 10–15 psi počas 5–10 minút, kým nebude permeát číry. 2. Mierne znečistenie: 0,1–0,5 M NaOH pri 30–40 °C, nechajte pôsobiť 15–30 minút, opláchnite do neutrálneho pH. 3. Silné znečistenie: Enzymatický čistič pri 35–45°C, nechajte pôsobiť 30–60 minút, alebo v prípade potreby rozrieďte kyselinu citrónovú, dôkladne opláchnite. 4. Vyčistite tesnenia/rám: handrička nepúšťajúca vlákna na tesnenia, mäkká kefa na rámy, žiadne vlákna alebo škrabance. 5. Overenie: Otestujte tok DI vody, aby ste sa uistili, že je vyšší ako 70 % pôvodnej rýchlosti.
Na konci dňa nie je čistenie kazety s plochým papierom žiadna veda – ide o to, aby ste boli dôslední a nečakali príliš dlho po použití. Ak stále zisťujete, ktorá kazeta je vhodná pre vašu aplikáciu, alebo chcete podrobnejšie špecifikácie čistenia pre naše produkty, ako je napr.Závesné ultrafiltračné kazety, neváhajte kontaktovať náš tím. Spolupracujeme s laboratóriami a výrobnými zariadeniami, aby sme sa uistili, že ich filtračné zariadenia vydržia a fungujú podľa očakávania.
Referencie
- Janson, JC (2011). Purifikácia proteínov: princípy, metódy s vysokým rozlíšením a aplikácie (3. vydanie). Wiley-VCH.
- Porter, MC (1972). Príručka technológie priemyselných membrán. Noyes Publikácie.
- Prevádzková príručka filtrácie tangenciálneho toku (TFF). (2020). Thermo Fisher Scientific.