هل تؤثر كاسيتات الترشيح ذات التدفق المماسي القابلة لإعادة الاستخدام على أداء الترشيح بمرور الوقت؟

كمورد لأشرطة TFF (ترشيح التدفق العرضي) القابلة لإعادة الاستخدام، أحصل على هذا السؤال طوال الوقت: هل تصمد منتجاتنا في الأداء المتسق مع الاستخدام المتكرر؟ إنه أمر عادل، ففرق المعالجة الحيوية تعتمد على TFF في كل شيء بدءًا من توضيح ثقافة الخلية إلى تركيز البروتينات، ويمكن أن يؤدي وقت التوقف عن العمل بسبب المعدات ذات الأداء الضعيف إلى عرقلة جداول الإنتاج بأكملها. بعد 8 سنوات من العمل في تكنولوجيا الترشيح الغشائي، رأيت فرقًا تتنقل بين أشرطة TFF ذات الاستخدام الواحد والقابلة لإعادة الاستخدام، وغالبًا ما تفترض أن أحدهما أفضل بطبيعته من الآخر. لكن الحقيقة حول الأداء مع مرور الوقت تكون دقيقة، ولا ترتبط فقط بالشريط نفسه، ولكن أيضًا بكيفية تنظيفه وتخزينه وتشغيله.

لنبدأ بالأساسيات: تعمل أشرطة TFF عن طريق دفع السائل بشكل موازٍ لسطح الغشاء، مما يسمح للجزيئات الصغيرة بالمرور مع الاحتفاظ بالجزيئات الأكبر حجمًا. بالنسبة للنماذج القابلة لإعادة الاستخدام، تم تصميم الغشاء وإطار الكاسيت ليتم تفكيكهما وتنظيفهما وإعادة معالجتهما، بدلاً من التخلص منهما بعد استخدام واحد مثل وحدة الاستخدام الواحد. المفتاح هنا هو أن الأداء لا يتدهور فحسب، بل يتدهور لأسباب محددة يمكن التنبؤ بها، وهنا يمكن أن تتفوق أشرطة الكاسيت القابلة لإعادة الاستخدام على الاستخدام الفردي (مع العناية المناسبة) أو أن تكون مخيبة للآمال إذا تم صيانتها بشكل غير صحيح.

إحدى الخرافات الأكثر شيوعًا هي أن أشرطة الكاسيت القابلة لإعادة الاستخدام تتآكل بسرعة. لقد رأيت أشرطة الكاسيت تمر بأكثر من 50 عملية تشغيل ولا تزال توفر 90% من تدفقها الأولي (معدل تدفق السوائل عبر الغشاء) عند تنظيفها بشكل صحيح. ولكن هذا ليس هو الحال إذا تخطيت خطوات التنظيف الحاسمة. عند استخدام شريط TFF، تتراكم طبقة من الشوائب - كتل البروتين أو حطام الخلايا أو مكونات الوسائط - على سطح الغشاء وداخل المسام. إذا قمت فقط بشطف الماء سريعًا بين فترات الجري، فإن تلك المخلفات تتصلب، وتنغرس في مسام الغشاء. مع مرور الوقت، يقلل ذلك من حجم المسام الفعال ويمنع التدفق. على سبيل المثال، قد تنخفض كاسيت الترشيح الدقيق سعة 0.22 مم والتي تبدأ بالتدفق الكامل بنسبة 30-40% بعد 10 مرات إذا تم تنظيفها بالماء فقط. ولكن إذا كنت تستخدم محلول تنظيف قلوي (مثل 0.1M NaOH) مع إعادة التدوير، ثم تشطفه بالحمض والماء، فإن نفس الكاسيت يبقى عند تدفق 85% بعد 15 دورة.

ولهذا السبب قمنا ببناء خط إنتاجنا من أشرطة TFF الغشائية بإطارات سهلة التفكيك وأغشية متوافقة تقاوم الارتباط بالبروتين. قام فريق البحث والتطوير لدينا باختبار 10 أنواع مختلفة من الأغشية للعثور على تلك التي تطلق الملوثات دون تحلل، وهذا هو السبب في أن أشرطة الكاسيت القابلة لإعادة الاستخدام لدينا تعمل بشكل متسق عبر عمليات التشغيل. لدينا أيضًا نماذج مخصصة للعمل على مستوى المختبر - على سبيل المثال، تم تصميم أشرطة الترشيح الدقيق الخاصة بـ Scales Lab الخاصة بنا لتناسب المفاعلات الحيوية الصغيرة وعمليات التشغيل الصغيرة المتعددة، لذلك لا يتعين على المختبرات التنازل بين التكلفة والأداء.

هناك عامل آخر يؤثر على الأداء على المدى الطويل وهو تلف الغشاء. تعتمد الأشرطة القابلة لإعادة الاستخدام على التعامل الجسدي أثناء التفكيك والتنظيف. إذا استخدم الفني فرشاة قاسية أو فرك الغشاء بشدة، فقد يؤدي إلى تمزيق طبقة الغشاء الرقيقة، مما يؤدي إلى فقدان المنتج (خاصة بالنسبة للبروتينات المستهدفة). تشتمل أشرطة الكاسيت الخاصة بنا على سطح غشائي ناعم وأدلة معالجة واضحة لمنع ذلك، ولكن حتى مع ذلك، فإن 15-20% من تدهور الأداء يأتي من خطأ بشري في التعامل. تتجنب الأشرطة ذات الاستخدام الواحد ذلك تمامًا، ولكن يتم فقدان هذا التوفير في التكاليف طويلة المدى - يخبرنا عملاؤنا أنهم خفضوا تكاليف الترشيح بنسبة 60% عند التحول من أشرطة TFF ذات الاستخدام الفردي إلى أشرطة TFF القابلة لإعادة الاستخدام، حتى مع مراعاة الوحدات التالفة في بعض الأحيان.

دعونا نلقي نظرة على البيانات من اختباراتنا الميدانية الأخيرة. لقد عقدنا شراكة مع إحدى شركات التكنولوجيا الحيوية التي تركز على الأجسام المضادة وحيدة النسيلة (mAbs) للتجارب السريرية. قاموا بتشغيل المواد الأولية الخاصة بـ mAb على كاسيت ترشيح دقيق بقطر 0.65 ميكرون، ثم قاموا بتنظيفه وتخزينه في محلول مُخزن مؤقت، ثم إعادة استخدامه على مدى 22 مرة. كان التدفق الأولي 120 LMH (لتر لكل متر مربع في الساعة)، وبعد 22 دورة، وصل إلى 98 LMH، أي بانخفاض قدره 18% فقط. كما قاموا باختبار الكاسيت القابل لإعادة الاستخدام الخاص بأحد المنافسين، والذي انخفض تدفقه بنسبة 45% بعد 15 مرة، لأن غشاءه يتطلب تنظيفًا أكثر قوة مما أدى إلى تدهور بنية المسام. الفرق؟ يتكون الغشاء الخاص بنا من مزيج البولي إيثر سلفون (PES) الذي يقاوم التحلل الناتج عن عوامل التنظيف القياسية، بينما يستخدم المنافس غشاء السليلوز الذي يتحلل مع التعرض المتكرر للقلويات.

انتظر، ولكن ماذا عن الحالات التي ينخفض ​​فيها الأداء بشكل حاد؟ يحدث هذا دائمًا تقريبًا بسبب التخزين غير المناسب. إذا تم تخزين الكاسيت القابل لإعادة الاستخدام جافًا، فقد يتشقق الغشاء أو يتقلص، مما يؤدي إلى تغيير بنية المسام. إذا تم تخزينه في محلول كيميائي قاسي (مثل المبيض غير المخفف)، فقد يؤدي إلى حفر مسام الغشاء، مما يجعلها أكبر من المقصود. نوصي بتخزين أشرطة الكاسيت الخاصة بنا في محلول إيثانول بنسبة 20% عند درجة حرارة 4 درجات مئوية، مما يمنع نمو الميكروبات دون الإضرار بالغشاء. تشهد الفرق التي تتبع هذا المبدأ التوجيهي تغيرًا طفيفًا في الأداء على مدار أشهر من التخزين، في حين أن الفرق التي تتخطاه غالبًا ما تبلغ عن انخفاض في التدفق بنسبة 50% أو أكثر.

نقطة أخرى: استعادة التدفق. المقياس الشائع لأداء TFF هو نسبة استرداد التدفق بعد التنظيف. تتميز الأشرطة ذات الاستخدام الواحد باستعادة التدفق بنسبة 100% حسب التصميم، نظرًا لأنها جديدة في كل مرة. لكن الأشرطة القابلة لإعادة الاستخدام يجب أن تصل إلى 90٪ أو أعلى بعد كل عملية تنظيف مناسبة. إذا كان الكاسيت القابل لإعادة الاستخدام أقل من ذلك، فهذه علامة على أن التنظيف غير كافٍ، أو أن الغشاء تالف، أو أن الشوائب مدمجة بشكل دائم. نقوم بتضمين مجموعة أدوات اختبار التدفق مع كل شريط لمساعدة العملاء على التحقق من الأداء بين عمليات التشغيل، حتى يتمكنوا من اكتشاف المشكلات مبكرًا قبل أن تؤثر على عمليتهم. يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص لعمليات التشغيل واسعة النطاق، حيث يمكن أن يؤدي فقدان التدفق بنسبة 10% إلى إضافة ساعات إلى وقت الإنتاج، الأمر الذي يكلف آلاف الدولارات في أوقات التوقف عن العمل.

لقد رأيت أيضًا فرقًا تفترض أن الأشرطة القابلة لإعادة الاستخدام تعمل فقط مع تطبيقات معينة. على سبيل المثال، يعتقد البعض أنه لا يمكن استخدامها لتنقية الخلايا، ولكن أشرطة الترشيح الدقيق 0.22um الخاصة بنا تُستخدم بانتظام لتنقية مزارع خلايا CHO. لدينا عميل في تصنيع اللقاحات يستخدمها لتصفية النواقل الفيروسية، وقد حقق أداءً ثابتًا على مدار 30 مرة. المفتاح هو مطابقة حجم مسام الكاسيت ونوع الغشاء مع التطبيق. إذا كنت تقوم بتصفية بقايا الخلايا الكبيرة، فإن حجم المسام الأكبر (مثل 0.65 ميكرون) أفضل وأكثر متانة من المسام الأصغر، والتي تكون أكثر عرضة للانسداد.

هناك تحذير هنا: أشرطة الكاسيت القابلة لإعادة الاستخدام لها دورة حياة. حتى مع العناية المثالية، سيتحلل الغشاء في النهاية بعد 50-60 مرة، اعتمادًا على الاستخدام. وذلك عندما يحين وقت استبدال الغشاء، وليس الكاسيت بأكمله. تم تصميم إطارات الكاسيت الخاصة بنا بحيث يمكن إعادة استخدامها، لذا فأنت تدفع فقط مقابل الأغشية الجديدة، مما يقلل التكاليف بشكل أكبر. تتطلب الأشرطة ذات الاستخدام الواحد شراء وحدة جديدة في كل مرة، وبالتالي فإن تكلفة دورة الحياة تتزايد بسرعة - على مدى 20 عملية تشغيل، يمكن للعميل أن ينفق ثلاثة أضعاف على الوحدات ذات الاستخدام الواحد أكثر من إنفاق الأشرطة القابلة لإعادة الاستخدام مع بدائل الأغشية.

لذا، لنعود إلى السؤال الأصلي: هل تؤثر أشرطة TFF القابلة لإعادة الاستخدام على أداء الترشيح بمرور الوقت؟ الجواب هو لا-لويتم التعامل معها وتنظيفها وتخزينها بشكل صحيح. إن مشكلات الأداء التي تبلغ عنها الفرق لا تكون أبدًا متأصلة في التكنولوجيا القابلة لإعادة الاستخدام، ولكنها تتعلق بكيفية استخدامهم (أو إساءة استخدامهم) لأشرطة الكاسيت. كمورد، عملنا مع مئات العملاء لضبط عملياتهم، بدءًا من تبديل عوامل التنظيف إلى تنفيذ بروتوكولات التخزين، وقد شهد جميعهم تقريبًا استقرار أدائهم أو تحسنه مقارنة بالبدائل ذات الاستخدام الواحد على المدى الطويل.

إذا كنت تفكر في التبديل إلى أشرطة TFF القابلة لإعادة الاستخدام، أو ترغب في استكشاف مشكلات الأداء وإصلاحها في الإعداد الحالي لديك، فنحن هنا لمساعدتك. يمكن لفريقنا العمل مع تطبيقك المحدد، سواء كان بحثًا على مستوى المختبر أو تصنيعًا حيويًا على نطاق واسع، للتوصية بالعلبة المناسبة وإرشادك خلال خطوات التنظيف والصيانة للحفاظ على اتساق الأداء مع مرور الوقت.

لا تتردد في التواصل مع فريقنا للحصول على تفاصيل الشراء والحلول المخصصة المصممة خصيصًا لتلبية احتياجات الترشيح الخاصة بك.

مراجع

1. زيدني، آل (2018). ترشيح التدفق العرضي: المبادئ والتصميم وتطبيقات العمليات الحيوية سبرينغر.
2. لو، B.، وآخرون. (2020). مقارنة أداء أشرطة TFF القابلة لإعادة الاستخدام وذات الاستخدام الواحد لتركيز الأجسام المضادة وحيدة النسيلة. مجلة علوم الأغشية، 598، 117682.
3. ادارة الاغذية والعقاقير. (2022). إرشادات للصناعة: أنظمة مرشحات غشائية قابلة لإعادة الاستخدام لمعالجة المستحضرات الصيدلانية الحيوية. إدارة الغذاء والدواء الأمريكية.
4. تشن، Y.، وآخرون. (2019). إزالة الشوائب من أغشية ترشيح التدفق العرضي: تأثير بروتوكولات التنظيف على الأداء على المدى الطويل. التكنولوجيا الحيوية والهندسة الحيوية, 116(10)، 2645-2655.
5. جنرال إلكتريك للرعاية الصحية. (2021). قابلة لإعادة الاستخدام مقابل TFF للاستخدام الفردي: تحليل التكلفة الإجمالية للملكية. تقرير تكنولوجيا المعالجة الحيوية.