غشای فیبر توخالی ، برنامه ها و مزایای تصفیه چیست؟

غشای فیبر توخالی چیست؟

غشای فیبر توخالی (HFM) یک ماده مانع شفاف مصنوعی است که از الیاف بی شماری توخالی بی شماری تشکیل شده است. این الیاف ریز توسط کانال های توخالی داخلی آنها مشخص می شوند و با میکروپورها پوشانده می شوند. آنها ذرات جاری را که از طریق آنها به اندازه میکروپورها جاری می شوند ، نشان می دهند و فقط مولکول هایی با اندازه خاص یا کوچکتر از آن عبور می کنند ، فرآیندی مبتنی بر استاندارد برش وزن مولکولی (MWCO). از آنجا که برای اولین بار برای اسمز معکوس در دهه 1960 توسعه یافت ، استفاده از غشاهای فیبر توخالی به تصفیه آب ، آب شیرین کن ، کشت سلولی و دارو و مهندسی بافت گسترش یافته است. در برنامه های تجاری ، این غشای معمولاً در عنصر فیلتر ادغام می شود و وسیله ای مؤثر برای جداسازی دقیق مایعات فراهم می کند.

اصل تصفیه ستون های فیبر توخالی چیست؟

اصل کار اجزای ستون فیبر توخالی مبتنی بر فناوری تصفیه غشای است. به طور خلاصه ، ستون های فیبر توخالی از غشاهای مورد استفاده برای فیلتراسیون به ستون های توخالی ساخته شده اند. هنگامی که فیلتر از وسط غشای فیبر توخالی جریان می یابد ، از فناوری فیلتراسیون جریان مماس (TFF) برای دستیابی به جداسازی مؤثر مولکول های بزرگ و مولکول های کوچک استفاده می شود. TFF به مواد اجازه می دهد به جای مستقیم از طریق غشای ، به موازات سطح غشای جریان یابد ، در نتیجه خطر انسداد و بهبود راندمان تصفیه را کاهش می دهد.

هنگامی که مایعات از آن عبور می کنند ، منافذ غشای فقط اجازه می دهد تا مولکول هایی با اندازه مشخص عبور کنند ، در حالی که مولکول ها یا ذرات بزرگتر حفظ می شوند. این فرایند جداسازی معمولاً شامل غربالگری اندازه فیزیکی است و همچنین می تواند شامل جداسازی انتخابی میل شیمیایی باشد. اندازه منافذ موجود در غشای تعیین می کند که چه موادی می توانند از آن عبور کنند. قطر این منافذ معمولاً در محدوده چند نانومتر تا چند میکرون است که می توانند با توجه به نیازهای برنامه سفارشی شوند. برای کاربردهایی که نیاز به حذف باکتریها و ویروس ها دارند ، غشای فیبر توخالی می توانند منافذ به اندازه کافی کوچک داشته باشند تا بتوانند عملکردهای میکروفیلتراسیون یا ماوراءیلتراسیون را ارائه دهند.

 

آشنایی با اجزای ستون فیبر توخالی

اجزای ستون فیبر توخالی شامل موارد زیر است:

1. غشای فیبر توخالی: این قسمت اصلی ستون فیبر توخالی است که از چندین غشای فیبر توخالی ساخته شده از مواد MPE تشکیل شده است و مسئول جداسازی مواد در طی فرآیند تصفیه است. غشاهای فیبر توخالی عمدتاً ساختارهای نامتقارن هستند که از یک لایه سطح ریز و یک لایه پشتیبانی متخلخل تشکیل شده است.

2. مسکن: ساخته شده از مواد پلی سولفون شفاف مقاوم در برابر خوردگی ، از آن برای محافظت از الیاف داخلی و حفظ یکپارچگی ساختار استفاده می شود.

3. درگاه خوراک/retentate: ساخته شده از پلی سولفون سفید ، واقع در بالا/پایین ستون ، برای هدایت مایعات در داخل و خارج از ستون فیبر استفاده می شود.

4. پورت نفوذ: ساخته شده از پلی سولفون سفید ، واقع در کنار ستون ، جایی که مایع فیلتر شده غشاء را ترک می کند.

درپوش های پایان: هر دو انتهای بسته نرم افزاری فیبر را ببندید تا اطمینان حاصل شود که مایع فقط می تواند از داخل فیبر توخالی عبور کند.

6. مهر و موم های داخلی: ساخته شده از رزین پلی اورتان/اپوکسی ، بسته بندی هر ستون فیبر توخالی ، فراهم کردن یک سایت پشتیبانی برای ستون فیبر توخالی ، و کاملاً جدا کردن کانال جریان خوراک و کانال جریان نفوذ.

7. حلقه های O/مهر و موم: ساخته شده از سیلیکون ، برای اطمینان از وجود نشت سیال در ستون و حفظ یکپارچگی سیستم بسته.

این مؤلفه های ستون فیبر توخالی با هم کار می کنند تا از کارآیی و قابلیت اطمینان روند تصفیه ، مناسب برای انواع کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی استفاده کنند.

 

مزایای الیاف توخالی چیست؟

1. سرعت جریان بالا و ظرفیت بارگذاری بالا.

غشاهای فیبر توخالی دارای نسبت سطح بالایی به حجم هستند ، به این معنی که می توانند مقادیر زیادی مایعات را در یک فضای کوچک پردازش کنند. به طور خاص ، آنها می توانند: (1) افزایش ظرفیت پردازش: در تجهیزات با همان حجم ، غشاهای فیبر توخالی می توانند مایعات بیشتری را به دلیل مساحت بزرگتر خود پردازش کنند ، که به ویژه برای کاربردهای صنعتی که نیاز به پردازش مقادیر زیادی مایعات دارند ، مهم است. (2) بهبود راندمان جداسازی: یک سطح بزرگتر به معنای فرصت های بیشتری برای تماس با سیال برای تماس با غشای و تبادل مکرر و مؤثرتر در طی فرآیند جداسازی است. این نه تنها باعث افزایش کارایی جدایی می شود ، بلکه کیفیت و خلوص محصول نهایی را نیز تضمین می کند.

2. نیروی برشی خفیف و کم.

غشاهای فیبر توخالی دارای ساختار کانال جریان لوله ای باز بدون صفحه نمایش هستند که از تلاطم نامنظم و خشونت آمیز در هنگام گردش مایعات بیولوژیکی جلوگیری می کند ، بنابراین نیروی برشی کمتری دارند. شرایط خفیف می تواند به طور موثری از تجمع و تغییرات ساختاری ماکرومولکول های بیولوژیکی مانند پروتئین ها جلوگیری کند ، که برای محافظت از یکپارچگی ماکرومولکول ها مانند پروتئین های ویروسی و بهبود عملکرد فعالیت نمونه های هدف مفید است.

در برخی از فرآیندهای تولید بیو دارویی ، مرحله TFF دارای نیازهای ویژه ای است و در نتیجه میزان بازیابی کم از جمله انسداد ، استرس بیش از حد ، حساسیت برشی مولکول هدف یا ویسکوزیته بالا وجود دارد.

3. عملکرد ساده و تولید آسان.

ستون های غشای فیبر توخالی برای دستیابی به توسعه و تولید دارو ساده تر و سریعتر با به حداقل رساندن مراحل کار تجهیزات مانند خیس شدن و عقیم سازی طراحی شده اند. ستون های غشای یکبار مصرف نیاز به تمیز کردن راه حل ها و اعتبار سنجی تمیز کردن را از بین می برد.

4. تجدیدپذیری.

ستون های فیبر توخالی را می توان با استفاده از 0} 5m NaOH تمیز و بازسازی کرد. با گردش به سادگی محلول NaOH از طریق ستون فیبر توخالی ، باقیمانده های متصل به سطح غشای می توانند به طور موثر از بین بروند و از این طریق به سرعت بازده فیلتراسیون اصلی خود را بازیابی می کنند ، بنابراین از هزینه بالای تعویض غشایی جلوگیری می کنند.

5. عملکرد تقویت خطی قابل اعتماد.

مسیر جریان لوله فیبر توخالی ساده است ، از بین رفتن فشار جریان سیال اندک است و فشار غشای TMP در طول مسیر جریان یکنواخت است ، که این امر منجر به بهبود استفاده از منطقه غشای کلی می شود. مدل مکانیک سیال مسیر جریان بالغ بالغ یک پایه نظری کامل برای تقویت خطی مستقیم را فراهم می کند و میزان موفقیت تقویت فرآیند را تضمین می کند.

 

کاربردهای معمولی ستون های فیبر توخالی

ستون های فیبر توخالی نقش مهمی در بیوتکنولوژی و صنایع دارویی دارند و مناطق کاربردی آنها گسترده است ، عمدتاً از جمله:

1. تصفیه و غلظت واکسن ها: ستون های فیبر توخالی می توانند آماده سازی واکسن را متمرکز کرده و غلظت آنها را در محصول نهایی افزایش دهند ، ضمن از بین بردن ناخالصی های مولکول کوچک ناخواسته از طریق دیالیز برای بهبود خلوص و ایمنی واکسن ها.

2. تصفیه و غلظت بردارهای ویروسی: در ژن درمانی و توسعه واکسن ، خلوص بالای بردارهای ویروسی یک ضرورت است. ستون های فیبر توخالی می توانند بردارهای ویروسی را از طریق مرتب سازی اندازه فیزیکی از هم جدا کنند ، یکپارچگی و فعالیت خود را حفظ کنند و مولکول های کوچک را از طریق دیالیز برای بهبود کارایی تصفیه حذف کنند.

3. شفاف سازی و تصفیه سلولها و باکتری ها در آبگوشت تخمیر: ستون های فیبر توخالی می توانند به سرعت سلول ها و باکتری ها را از مخلوط بیولوژیکی تولید شده توسط تخمیر ، کدورت شفاف خارج کرده و مواد اولیه تمیز را برای مراحل استخراج و تصفیه بعدی فراهم کنند.

4. بازیابی و شستشوی سلول ها و باکتری ها: پس از کشت سلول و فرآیند تخمیر میکروبی ، سلول ها برای تجزیه و تحلیل بیشتر یا استخراج محصول باید بهبود یابند. ستون های فیبر توخالی می توانند به طور موثری سلول ها را جمع آوری کرده و ناخالصی ها را از محیط کشت خارج کنند و ضمن فراهم کردن یک محیط شستشوی ملایم برای حفظ یکپارچگی سلول.

5. غلظت پروتئین و دیالیز: ستون های فیبر توخالی در مهندسی پروتئین از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. آنها نه تنها می توانند محلول های پروتئینی را متمرکز کنند ، بلکه نمک ها و سایر ناخالصی های مولکول کوچک را نیز از بین می برند ، که برای تولید و تولید داروهای پروتئینی بسیار مهم است.

این مناطق کاربردی نشان دهنده تطبیق پذیری و کارآیی ستون های فیبر توخالی در بیوپسی های مدرن است ، بنابراین نقش مهمی در تهیه ، تمیز کردن و پردازش محصولات بیولوژیکی دارد.