اگر کاست‌های غشایی از تولیدکنندگان مختلف با MWCO یکسان برچسب‌گذاری شده باشند، آیا تفاوت‌هایی در عملکرد واقعی وجود دارد؟

ما کاست های غشایی را با همان MWCO از دو سازنده مختلف خریداری کردیم. در طول آزمایشات دیافیلتراسیون، ما تفاوت قابل توجهی در بازیابی محصول مشاهده کردیم. تجزیه و تحلیل بیشتر نشان داد که میزان نفوذ نمونه از طریق یک کاست غشایی بسیار بیشتر از کاست دیگر بود. این یک سؤال را ایجاد می‌کند: آیا برای کاست‌های غشایی از سازندگان مختلف یا مدل‌های مختلف که با MWCO یکسان (برش وزن مولکولی-خاموش) برچسب‌گذاری شده‌اند، آیا توزیع اندازه منافذ واقعی و رفتارهای نگهداری متفاوت است؟

 

ابتدا، باید روشن شود که MWCO (بریده شدن{0}}وزن مولکولی) اساساً یک مشخصات اسمی است تا اندازه منافذ مطلق.

 

MWCO معمولاً به عنوان وزن مولکولی یک مولکول نشانگر استاندارد تعریف می شود که در آن تقریباً 90٪ رد (90٪ حفظ) حاصل می شود. این تعریف به این معنی است که MWCO تنها یک نقطه را در منحنی احتباس کامل نشان می‌دهد، نه توصیف کامل ساختار غشاء. در واقع، غشاها یک اندازه منافذ یکنواخت ندارند. در عوض، آنها توزیع اندازه منافذ، یا به طور دقیق تر، توزیع اندازه کانال های انتقال موثر را نشان می دهند. بسیاری از مراجع همچنین اشاره می کنند که هیچ استاندارد کاملا یکپارچه ای برای تعیین MWCO وجود ندارد و سازندگان مختلف ممکن است از مولکول های نشانگر، شرایط آزمایش و روش های محاسبه متفاوتی استفاده کنند. بنابراین، مقادیر MWCO گزارش شده توسط تامین کنندگان مختلف به طور مستقیم قابل مقایسه نیستند. در نتیجه، غشاهایی با همان MWCO برچسب‌گذاری شده لزوماً عملکرد نگهداری یا رفتار جداسازی یکسانی را در کاربردهای واقعی نشان نمی‌دهند.

 

دوم،چرا غشاهای با MWCO یکسان (به عنوان مثال، 10 کیلو دالتون / 30 کیلو دالتون) از تولید کنندگان مختلف عملکرد متفاوتی دارند؟

 

الف. مولکول های نشانگر متفاوتی که برای کالیبراسیون MWCO استفاده می شوند
سازندگان مختلف ممکن است از املاح استاندارد متفاوتی برای تعیین MWCO استفاده کنند، مانند PEG/PEO، دکستران یا پروتئین ها (به عنوان مثال، BSA). این نشانگرها ساختار مولکولی و رفتارهای هیدرودینامیکی متفاوتی دارند. به عنوان مثال، PEG خطی و دکستران "کروبی" بیشتر ممکن است اندازه های هیدرودینامیکی متفاوتی داشته باشند، حتی در وزن مولکولی یکسان، که می تواند منجر به تفاوت های سیستماتیک در تعیین MWCO شود. هنگامی که پروتئین ها به عنوان نشانگر استفاده می شوند، اثرات اضافی مانند جذب و برهمکنش های الکترواستاتیکی می توانند بر "نقطه رد 90٪" اندازه گیری شده تاثیر بگذارند، و آن را کمتر پایدار کنند.

ب. شرایط مختلف آزمایش
MWCO تنها با اندازه منافذ تعیین نمی شود. همچنین تحت تأثیر شرایط عملیاتی مانند فشار غشایی (TMP)، غلظت، دما، سرعت جریان متقاطع و قطبش غلظت قرار می گیرد. تغییرات در این پارامترها می تواند احتمال عبور املاح از غشاء را تغییر دهد و باعث تغییر در MWCO اندازه گیری شده حتی برای همان غشاء شود. بسیاری از تولیدکنندگان همچنین خاطرنشان می کنند که شکل مولکولی، غلظت نمونه و شرایط عملیاتی می تواند به طور قابل توجهی بر حفظ واقعی تأثیر بگذارد، بنابراین MWCO فقط باید یک دستورالعمل در نظر گرفته شود.

ج. تفاوت در مواد غشا و شیمی سطح
حتی اگر اندازه منافذ مشابه باشد، رفتار احتباس ممکن است به دلیل تغییرات در مواد غشایی (PES، PVDF، سلولز بازسازی شده، پلی آمید و غیره)، بار سطحی، آب دوستی/آب گریز بودن، و خواص جذب پروتئین متفاوت باشد. این عوامل همگی بر عملکرد واقعی الک تأثیر می گذارند.

د. تنوع تولید و تفاوت در عرض توزیع اندازه منافذ
حتی با همان MWCO، وضوح منحنی حفظ می تواند به طور قابل توجهی متفاوت باشد. MWCO تنها نقطه رد 90٪ را نشان می دهد: دو غشاء هر دو ممکن است 90٪ در 10 کیلو دالتون حفظ شوند، اما یکی ممکن است دارای توزیع اندازه منافذ باریک (منحنی شیب دار) باشد، در حالی که دیگری دارای توزیع گسترده تر (منحنی ملایم تر) است. در نتیجه، برای مولکول‌هایی در محدوده 3-20 کیلو دالتون، نشت یا عبور می‌تواند بسیار متفاوت باشد، که منجر به تفاوت‌های قابل‌توجهی در عملکرد دنیای واقعی می‌شود.

 

سوم،دقیق ترین راه برای توصیف MWCO چیست؟

حتی زمانی که سازندگان مختلف کاست‌های غشایی را با MWCO یکسان برچسب‌گذاری می‌کنند، ممکن است تفاوت‌های عملکرد واقعی همچنان وجود داشته باشد. این تفاوت‌ها ناشی از تغییرات در روش‌های کالیبراسیون، مولکول‌های نشانگر، شرایط آزمایش، مواد غشایی/شیمی سطح، توزیع اندازه منافذ، و تغییرپذیری دسته‌ای-به-گروهی است.

 

به پیش،در حین انتخاب، جایگزینی یا تأیید کیفیت ورودی به جای تکیه بر MWCO صرفاً روی چه پارامترهایی باید تمرکز کرد؟

موارد زیر پارامترهای کلیدی توصیه شده (همانطور که توسط متخصصان تصفیه ما پیشنهاد شده است) است که باید از تامین کنندگان درخواست شود:

روش تعیین MWCO
از جمله:

• نوع مولکول نشانگر مورد استفاده (PEG/دکستران/پروتئین)
• چگونه نقطه رد 90٪ محاسبه یا درونیابی می شود
• تنظیم تست (سلول همزده یا سیستم جریان متقاطع)
• شرایط آزمایش مانند TMP، دما، سرعت جریان و غلظت

منحنی احتباس/الک کامل به جای یک مقدار واحد MWCO
نمایه جداسازی کامل نشانه بسیار مطمئن تری از عملکرد واقعی نسبت به یک نقطه-MWCO ارائه می دهد.

شار/نفوذ آب تحت شرایط تست تعریف شده
از جمله دما، فشار و سایر پارامترهای عملیاتی که برای ارزیابی "سفتی یا شلی" غشاها با همان MWCO استفاده می‌شوند.

داده‌های دسته‌ای-به-دسته‌ای / گواهی تجزیه و تحلیل (COA)

حداقل، این باید شامل موارد زیر باشد:

• نفوذپذیری آب خالص
• نتایج آزمون صداقت (در صورت وجود)
• شاخص های عملکرد نگهداری یا نشت معمولی

پنجم،توصیه‌های عملی برای خرید و افزایش مقیاس{0}}

به همان MWCO به عنوان تنها معیار برای معادل سازی یا جایگزینی تکیه نکنید. حداقل، پارامترهای کلیدی زیر باید تراز شوند:

• روش کالیبراسیون MWCO
• نفوذپذیری آب خالص (شار)
• منحنی احتباس/الک کامل

 

اگر دستیابی به احتباس بالا هدف اولیه است، بسیاری از تولیدکنندگان به عنوان یک قانون تجربی، انتخاب غشایی با MWCO را توصیه می کنند که تقریباً 2 تا 6 برابر کوچکتر از اندازه مولکول هدف باشد، به ویژه برای پروتئین ها.

برای نانوفیلتراسیون یا شل / نزدیک به محدوده-NF MWCO (کاربردهای با وزن مولکولی کم)، احتیاط بیشتری لازم است. حفظ صرفاً با حذف اندازه کنترل نمی شود. عواملی مانند بار سطحی و قدرت یونی محلول می توانند تفاوت عملکرد را به طور قابل توجهی تقویت کنند. بنابراین، اکیداً توصیه می‌شود قبل از انتخاب نهایی یا افزایش مقیاس-، آزمایش را تحت شرایط واقعی فرآیند انجام دهید.