中空纤维技术以及应用简介

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1、中空纤维技术以及应用简介YangChao(杨超),GEProductSpecialist1391-184-58172012.08.09内容膜分离技术的基本概念切向流过滤技术的优化中空纤维技术的应用举例中空纤维膜分离产品总结膜分离技术的定义及原理滤膜：多孔的高分子聚合物制成的一层或多层的薄膜状物质;膜分离：利用滤膜将目标物分开的一种物理操作方法.流体滤膜流体有机合成膜Polysulfone(PS)聚砜CH3OOSOCOCH3nPolyethersulfone(PES)聚醚砜PolyvinylideneFluoride(PVDF)聚偏氟乙烯OHFOSCCOHFnn纤维

2、素材质Cellulose纤维素HHHOHOHnHCelluloseTriacetate醋酸纤维素RegeneratedCellulose(RC)再生纤维素CH2OCOCH3CH2OHOCOCHOH3HOOCOCH3nn根据膜孔径分类微滤膜结构超滤膜结构Skin(5µm)大孔隙结构Support(100µm)Skin(3µm)无大孔隙结构Support(100µm)根据过滤原理分类FeedFlow死端过滤•过程控制简单•用于溶液预处理，除菌FiltrateFlow•用于低浓度样品的处理•膜载量较低FlowPressureTime根据过滤原理分类CrossFlow切向

3、流过滤•过程控制复杂（过膜压力，切向流流速）•用于培养液收集，样品浓PermeateFlow缩以及交换缓冲液•较高的膜载量FlowPressureTime中空纤维的组成中空纤维切向流过滤装置示意图内容膜分离技术的基本概念切向流过滤技术的优化中空纤维的应用举例中空纤维膜分离产品总结膜孔径大小的优化选择MembraneRejectionCurves100SharpRejection%DiffusiveIdeal0110100NMWC(KD)膜孔径选择基本原则•样品透过:膜孔径至少为目标分子量的5-10倍以上-(CHO细胞培养液澄清过滤,e.g.0.2-0.45μmHF

4、抗体)•样品截留:膜孔径大小应该为目标分子量的1/3-1/5-(蛋白浓缩/缓冲液置换,e.g.50-100kDMW抗体的浓缩)•两种物质需要用膜技术分开,分子量10倍的差异.切向流过滤参数的优化TMP(tans-membranepressure)透膜压力=(P+P)/2-PFRPTMP∝Flux(一定范围内正相关，LMH)DeltaP=P-PFRDeltaP∝Crossflow（循环流速）∝剪切力（shearrate）透过端入口端回流端FeedRetentate超滤过程的优化超滤应用：•浓缩/换液•除去小分子•部分用于收集细胞以及菌体OptimalTMP最佳透膜压

5、力MembraneControlGelLayerControlRegionRegionWaterSampleSolutionFiltrateFlux(LMH)OptimaTMPRegionTMP(psi)TMP优化OptimalTMPHigherCrossflowLowerCrossflowOptimalTMPPermeateFluxTMP微滤过程的优化微滤应用：•除菌／除颗粒•发酵液培养液澄清•连续细胞培养灌注•菌体／细胞/澄清/收集/分离/去除透过端控制(PFC,permeateflowcontrol)1psiCrudePFCculturePPAllowsfo

6、rPFCandasteadierfluxUnrestrictedPermeateFlowPermeateFlowControl(PFC)2psiPermeateFluxPPClarifiedPPcultureTime6psiPFCvsUnrestrictPermeateFlow洗滤过程的优化优化洗滤方法直接稀释法间断稀释法连续流稀释法洗滤方法的选择dilutionDiscoontinousContinuous100.090.080.070.060.050.040.030.020.0BufferConcentration(%)10.00.0012345678910D

7、iafiltrationVolume(DV)中空纤维膜的清洗化学试剂:以NaOH试剂为主（0.1-1MNaOH）适当添加部分清洗剂清洗时间:30min--2hr清洗温度:25oC--50oC,更高的温度可以更容易去除污染物中的一些脂蛋白循环流速度:等同或者超过操作的循环流速的50%膜清洗结果例证Challengeproteinsolutionusedforthisstudy:0.5%or1%BSAWaterFluxCleaningMethodsRecovery0.5MNaOHfor30minatroomtemperature>62%1MNaOHfor2hrsat5

8、0oC>6