切向流过滤(TFF)是生物制品下游工艺中必不可少的步骤,可有效用于产品的澄清和提纯。膜过滤作为一种固液分离技术,在生物技术行业有着悠久的使用历史。根据膜孔的特点,该技术可分为微滤和超滤。膜孔选择的经验法则是,所选膜的截留分子量需要是要保留的蛋白质的 1/3-1/5。 TFF 常用于蛋白质浓缩、脱盐、液体交换和分馏。近年来,TFF 还被用于细胞收集和细胞裂解物的澄清。
传统上,离心通常用于细胞裂解物澄清和细胞收获,因为它在小规模加工中更容易处理,加工时间也更快。但是,当规模扩大时,情况就大不相同了,因为实验室规模或台式离心机和大型工业离心机是两个不同的概念。同样,如果离心过程要按比例缩小以进行验证或过程优化,也会出现同样的问题。通过保持流道规格不变,TFF 可以很容易地按比例放大或缩小。这对生物制药尤为重要,因为其中,工艺开发和技术改造更为复杂和精细。
此外,支持将TFF用于细胞裂解液澄清等应用的另一个原因是新一代膜功能更强大,可以获得高通量和高效率的过程。在生物过程流程开始时使用 TFF 的优势在于它可以在下游过程的初始步骤中实现澄清和浓缩。通过浓缩目标蛋白,TFF 可以减少下游操作的泵尺寸、缓冲液体积和储罐体积。如果后续操作单元是色谱,则在上柱前使用 TFF 可以减少处理时间、柱尺寸和填充体积,还可以提高柱寿命和性能。
另一个常见问题是,与离心相比,使用 TFF 进行细胞裂解液澄清需要使用更多的缓冲液,但这取决于膜对目标产物和杂质的保留系数。保留系统可以通过分析注射液、回流液和滤液来计算。解决高缓冲液用量的一种方法是在需要保留杂质时使用目标蛋白保留率较低而杂质保留率较高的膜。另一种方法是使用串联 TFF 单元操作。串联操作可以减少缓冲液的需求,因为如果后一个单元的目的是保留蛋白质,这一步的滤液可以作为前一个TFF单元的进样。