Tangentiaalisen virtauksen suodatustekniikan periaate ja sovellus
Tangentiaalinen virtaussuodatus on tehokas menetelmä konsentroimaan ja poistamaan suolat 10 ml:sta tuhansiin litroihin näyteliuosta. Sitä voidaan käyttää suurten biomolekyylien erottamiseen pienistä biomolekyyleistä, solususpensioiden sieppaamiseen sekä fermentaatioliemen ja solulysaattien kirkastukseen. TFF:ää voidaan soveltaa useisiin sovelluksiin, mukaan lukien proteiinikemia, molekyylibiologia, immunologia, biokemia ja mikrobiologia. Tässä artikkelissa keskitytään tangentiaalisen virtaussuodatustekniikan periaatteeseen, pääparametreihin ja sovelluksiin.
Kuinka valita sopiva tangentiaalivirtaussuodatusjärjestelmä
TFF on tangentiaalinen virtaussuodatus, joka on paineohjattu kalvoerotusprosessi molekyylikoon mukaan. TFF:llä näyteseosta ei pakoteta yhden reitin läpi kulkemaan kalvon läpi, kuten tasavirtasuodatus. Sen sijaan neste kiertää tangentiaalisesti kalvon pinnan läpi useita kertoja. Tämä käytetyn paineen aiheuttama "lakaisu" vähentää alkuperäisten näytteiden kerääntymistä kalvon pinnalle. Kohdemolekyylit, joiden molekyylipaino oli suurempi kuin kalvon sieppaama, säilytettiin, mutta pienet molekyylit ja puskuri kulkivat kalvon läpi. Tangentiaalinen virtaussuodatus on tehokas menetelmä konsentroimaan ja poistamaan suolat 10 ml:sta tuhansiin litroihin näyteliuosta. Sitä voidaan käyttää suurten biomolekyylien erottamiseen pienistä biomolekyyleistä, solususpensioiden sieppaamiseen sekä fermentaatioliemen ja solulysaattien kirkastukseen. TFF:ää voidaan soveltaa useisiin sovelluksiin, mukaan lukien proteiinikemia, molekyylibiologia, immunologia, biokemia ja mikrobiologia. Tässä artikkelissa keskitytään tangentiaalisen virtaussuodatustekniikan periaatteeseen, pääparametreihin ja sovelluksiin.
Perinteinen suodatus tarkoittaa, että paineen vaikutuksesta neste kulkee suoraan suodatinkalvon läpi ja tulee alavirtaan, kun taas suuret hiukkaset tai molekyylit jäävät kalvon ylävirtaan tai sisään ja pienet hiukkaset tai molekyylit tulevat alavirtaan kalvon kautta. Tässä toimintatilassa nesteen virtaussuunta on kohtisuorassa kalvon pintaan nähden ja tulee alavirtaan, joten sitä kutsutaan myös "umpikujasuodatukseksi". Perinteisen suodatuksen soveltamiseen kuuluu selkeytyssuodatus, sterilointisuodatus ja virustenpoistosuodatus, jotka eivät ole tämän artikkelin painopisteitä. Tangentiaalinen virtaussuodatus tarkoittaa, että nesteen virtaussuunta on yhdensuuntainen kalvon pinnan kanssa. Paineen vaikutuksesta vain osa nesteestä kulkee kalvon läpi ja tulee alavirtaan. Tämä toimintatila tunnetaan myös nimellä "ristivirtaussuodatus". Koska tangentiaalinen virtaus "pesee" jatkuvasti kalvopakkauksen pintaa suodatusprosessin aikana, tämä toimintatapa voi tehokkaasti lievittää suurten hiukkasten ja molekyylien kerääntymistä kalvolle, mikä tekee tästä toimintatilasta ainutlaatuisia etuja monissa sovelluksissa.
Tangentiaalisessa virtaussuodatuksessa (tunnetaan myös nimellä "ristivirtaus") pumppu työntää nestettä suodatinkalvon pinnan läpi huuhtoutuakseen pois loukkuun jääneet molekyylit suodatinkalvon pinnalla olevan hilseilyn minimoimiseksi. Samanaikaisesti tangentiaalinen neste muodostaa myös painetta kohtisuorassa suodatinkalvoon nähden työntäen liuenneita aineita ja pieniä molekyylejä suodatinkalvon läpi. Tällä tavalla suodatus voidaan suorittaa loppuun. Simulaatiotesti hiekan ja kivien erottamisesta alajakoseulalla auttaa ymmärtämään tangentiaalisen virtauksen suodatuksen mekanismia: seulareikä symboloi suodatinkalvon huokosia, kun taas hiekka ja kivi symboloivat erotettavia molekyylejä. Tasavirtasuodatuksessa hiekkakiviseos pakotetaan liikkumaan seulareikää kohti ja seulan pintaan muodostuu kivikerros, kun pienempiä hiekkahiukkasia putoaa seulareiän läpi, Estä pintahiekka liikkumasta seulaa kohti ja kulkemasta sen läpi. seulaverkko (kuva 1). Tasavirtasuodatuksessa paineen lisääminen voi vain kohdistaa painetta seokseen, mikä ei edistä erottelua; Sitä vastoin tangentiaalisessa virtaussuodatustilassa rajoittavan kerroksen muodostuminen estetään seoksen kierrätyksellä, mikä on samanlainen kuin tärinä, jolla poistetaan seulaverkon tukkivat kivet, jolloin seoksen päällä oleva hiekka putoaa ja kulkee seulaverkon läpi. Siksi tangentiaalisen virtaussuodatuksen käytöllä biomolekyylierotukseen on suurempi tehokkuus ja nopeampi konsentraatio tai suodatusnopeus.
