Tangentialflußfiltration: Einleitung

Die Tangentialflussfiltration (TFF), auch Crossflow-Filtration (CFF) genannt, ist eine schnelle und effiziente Methode zur Filtration und Separation von Lösungen, die Biomoleküle oder Partikel enthalten, wie z. B. Viren, Bakterien oder Zellmaterial. Dies ist ein Prozess, durch den der Produktfluss (Feed) entlang der Oberfläche quer zur Membran ausgerichtet wird, wobei der Großteil der Lösung zurück zum Feed-Tank zirkuliert.

Durch den schnellen Fluss der Feed-Lösung durch die Membran wird die Oberfläche „abgefegt“, wodurch die Konzentrationspolarisation (Produktkonzentration auf der Membranoberfläche) reduziert wird. Dies verhindert zudem die Bildung einer Deckschicht, die die Poren der Membran oberflächlich verstopfen kann. Der schnelle Querstrom führt zu einem Druckabfall, wodurch ein Teil der Feed-Lösung sowie gelöste Moleküle, die kleiner als die Membranporen sind, durch den Membranfilter gezogen werden. Die Lösung, die die Membran passiert, wird als Filtrat oder Permeat bezeichnet. Moleküle oder Partikel, die größer als die Membranporen sind, verbleiben in der Feed-Lösung und werden so effektiv konzentriert.

Bei Membranfiltration handelt es sich entweder um Mikrofiltration (MF) oder um Ultrafiltration (UF). Mikrofiltrationsmembranen mit typischen Porengrößen zwischen 0,1 und 1 Mikrometer werden im Allgemeinen zur Klärfiltration, Sterilisation, Entfernung von Mikropartikeln sowie zur Zellernte verwendet. Ultrafiltrationsmembranen mit weit kleineren Porengrößen zwischen 0,001 und 0,1 Mikrometer werden zum Konzentrieren und Entsalzen gelöster Moleküle (Proteine, Peptide, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate und anderer Biomoleküle), zum Austauschen von Puffern, zur Fraktionierung sowie zur Wasseraufbereitung verwendet. Ultrafiltrationsmembranen werden in der Regel nach der molekularen Ausschlussgrenze (MWCO) klassifiziert statt nach der Porengröße.

  Tangentialflußfiltration: Startseite




Tangentialflussfiltrationsmembranen
Single-Pass-Tangentialflussfiltration
Tangentialflussfiltrationskassetten
Vibrierende Membranfilter
Tangentialflussfiltrationskassettenhalter
Tangentialflussfiltrationshohlfasern


Tangentialflussfiltrationssysteme für Labore
Benchtop-Tangentialflussfiltrationssysteme
Kundenspezifische/Automatisierte Tangentialflussfiltrationssysteme

Die Flussdynamik der Crossflow-Filtration reduziert das Fouling auf der Membran und sorgt über einen längeren Verwendungszeitraum für konstante Filtrationsraten (Flux). Dadurch wird der Durchsatz der Membran (mehr Kapazität) im Vergleich zu einem herkömmlichen Filterelement der (Direktfluss)-Filtration erhöht. Weitere Vorteile der TFF sind die Wiederverwendbarkeit der Filtermodule sowie die relativ niedrigen Kapitalkosten. 

Die TFF kann für eine Vielzahl von Anwendungen in der Biologie eingesetzt werden. Sie kann in Forschung und Entwicklung, ebenso wie für den Pilotmaßstab und bis hin zum vollen Produktionsmaßstab verwendet werden. Die TFF kann zum Konzentrieren und Entsalzen von Probelösungen mit einem Volumen von nur wenigen Millilitern bis hin zu tausenden von Litern eingesetzt werden. Sie kann zum Fraktionieren großer von kleinen Biomolekülen, zum Suspendieren der Zellernte und die Klärfiltration von Fermenterbrühe und Zelllysat dienen.

TFF-Anwendungen

Mikrofiltrations- und Ultrafiltrationsprozesse mit Tangentialfluss- oder Crossflow-Filtration werden für eine Vielzahl von biopharmazeutischen Anwendungen genutzt. Einige typische Anwendungsbeispiele sind:

  1. Konzentration und Entsalzung von Protein-, Peptid- und Oligonukleotidlösungen
  2. Aufreinigung und Gewinnung monoklonaler Antikörper (Mab) oder rekombinanter Proteine
  3. Konzentration und Diafiltration von Impfstoffen und Konjugaten
  4. Fraktionierung von Proteingemischen
  5. Blutplasmafraktionierung und -aufreinigung
  6. Klärfiltration und Konzentration von Zellbrühe
  7. Zellkulturperfusion, z. B. bei der Herstellung monoklonaler Antikörper (MAb)
  8. Klärfiltration von Fermenterbrühe
  9. Konzentration und Waschen von Bakterien
  10. Wasseraufbereitung und Pufferaufreinigung (Endotoxin-Entfernung)

Ultrafiltrationsanwendungen

Die Omega™-Polyethersulfon- (PES) und Delta-Membrankassetten aus regenerierter Zellulose inklusive Hardware und Systemen sind erste Wahl bei Anwendungen, bei denen es auf eine präzise Abstimmung der Membraneigenschaften und schonende Verarbeitung ankommt. Membrankassetten sind die bevorzugte Technologie für Konzentrations- und Diafiltrationsanwendungen für rekombinante Proteine und andere biologische Prozessfluide.

Microza-Hohlfasern bieten Vorteile bei der Endotoxin-Entfernung aus Pufferzubereitungen und bei pharmazeutischen Wasseranwendungen.

Mikrofiltrationsanwendungen

PallSep™ Biotech-Systeme sorgen für eine schonende, effiziente Separation im Rahmen von komplexen biotechnologischen Ernte- und Klärfiltrationsanwendungen, wie der Konzentrierung, Klärfiltration und Aufreinigung von Lösungen mit hoher Partikelbeladung oder hoher Viskosität oder von schwer zu filternden Lösungen, wie Fermenterbrühe oder Lysaten.

Microza*-Hohlfasermodule sind das Mittel der Wahl bei der Klärfiltration von Fermenterbrühe und Zellkulturfluiden. Sie werden häufig für die Konzentration, das Waschen und die Gewinnung von Bakterienzellen vor Lysierung und die Gewinnung von Einschlusskörpern und rekombinanten Proteinen aus den Zellen verwendet. Durch ihre Zuverlässigkeit, die mechanische Festigkeit, die einfach Flussgeometrie sowie die Dampfsterilisierbarkeit eignen sich die Microza-Hohlfasermodule hervorragend für die Perfusionskultur.

Supor® TFF Suspended Screen Channel-Membrankassetten können bei Chargenanwendungen für die Ernte von Bakterien-, Säugetier- oder Insektenzellen verwendet werden. Sie können auch für die Klärfiltration von Lysat verwendet werden.

*Microza ist eine Marke der Asahi Chemical Company.