Optimización de la filtración de flujo tangencial

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La filtración de flujo tangencial (TFF) es un método útil para separar moléculas o partículas en solución líquida por tamaño y permite tanto la concentración como la capacidad de cambiar la composición del tampón.1 La TFF se utiliza en casi todos los procesos posteriores de fabricación biofarmacéutica para proporcionar una concentración suave y rápida y diafiltración: un proceso de dilución en el que los componentes se eliminan o separan. En comparación, la cromatografía de filtración en gel separa las moléculas por tamaño y proporciona la capacidad de cambiar la composición del tampón, pero esta técnica no puede concentrar la entidad objetivo.

En la filtración de flujo normal (NFF), los sólidos suelen formar una torta o una segunda capa sobre la membrana. Cuando se procesan biomoléculas o partículas más pequeñas, incluso una segunda capa delgada sobre la membrana suele ser suficiente para obstruirla, reduciendo o deteniendo el proceso de filtración.

"La presión y el flujo son los parámetros clave para controlar y monitorear", dice Fredrik Lundström, gerente senior de productos de Cytiva. "Se recomienda encarecidamente controlar la presión en las tres corrientes: alimentación, retenido y permeado".

El área de la membrana del filtro debe utilizarse lo más eficientemente posible y el proceso debe optimizarse para operar a un flujo alto (flujo de permeado/área de la membrana) que no ensucie la membrana. "Existe un equilibrio entre aplicar suficiente presión transmembrana (TMP) para lograr un flujo alto, pero no tanto como para que la membrana se ensucie", dice Lundström.

Para evitar la contaminación en las operaciones de microfiltración, donde los poros del filtro son grandes, es clave controlar y limitar el flujo de permeado. En la ultrafiltración, donde los poros son pequeños, es importante que la TMP no sea demasiado alta.

Según Lundström, si el proceso incluye diafiltración e intercambio de tampón, es importante optimizar el punto de partida de la diafiltración (la cantidad de producto objetivo que se va a concentrar) para minimizar el uso del tampón y el tiempo de filtración. Un tampón de diafiltración alimentado continuamente al contenedor de recirculación de TFF es más eficiente y ahorra tiempo y tampón.

“Es importante controlar el peso del tampón y los contenedores del producto para determinar el factor de concentración (cuántas veces se ha concentrado el producto) y el factor de diafiltración (el número de intercambios de tampón de diafiltración a los que ha estado expuesto el producto), recomienda Lundström.

TFF es una operación de bioprocesamiento clásica para recolección, clarificación y concentración final con intercambio de tampón. TFF también se utiliza para modalidades novedosas como vectores virales o aplicaciones de ARNm. En estas aplicaciones, la técnica de filtración prevalece más al principio del proceso que para el procesamiento tradicional de mAb.

Hay dos tipos comunes de dispositivos TFF: casetes y fibras huecas. Los casetes se utilizan comúnmente para la concentración de mAb ya que proporcionan un flujo más alto y las fibras huecas son útiles cuando la entidad objetivo es sensible al corte. "Esto ha hecho que las fibras huecas sean más interesantes con la creciente necesidad de procesar células y virus sensibles al corte como los lentivirus", dijo Lundström.

La técnica TFF también se puede implementar como cultivo continuo (perfusión), ya sea en producción o en un biorreactor N-1, donde puede proporcionar controles adicionales en comparación con la filtración de flujo tangencial alterno (ATF).

Cuando los casetes de filtro TFF se colocan en serie, se permite la concentración con un solo paso de líquido sobre la membrana TFF en lugar de varias veces. "En este caso, dado que el TFF de un solo paso no requiere un tipo de operación por lotes, ha generado mucho interés en el área de procesamiento continuo", dice Lundström.

Los sistemas de TFF cíclico dual2 en los que una bomba peristáltica alimenta la corriente a través de dos membranas con tamaños de poro de 200 y 30 nm se consideran una mejor opción para aislar vesículas extracelulares en el rango de tamaño de 30 a 200 nm, en comparación con la filtración directa o el TFF cíclico único. La combinación del intercambio de tampón con TFF de doble ciclo ayuda aún más a eliminar los contaminantes.

“Primero considere el tipo de aplicación y cuál es el objetivo de la operación unitaria, como el factor de concentración, el intercambio de reservas, la entidad objetivo y la composición del líquido. Esto puede darle una indicación de con qué tipo de dispositivo TFF y el tamaño de poro de la membrana debe comenzar”, afirma Lundström. "Entonces puedes empezar a examinar diferentes filtros".

Los proveedores de filtros a menudo tienen recomendaciones de parámetros de proceso, como el flujo cruzado, para que un tipo de filtro en particular lo utilice para ejecutar pruebas iniciales. "Se debe variar la TMP y medir el flujo para encontrar las condiciones óptimas de procesamiento", aconseja Lundström. “Es posible que también sea necesario considerar otros parámetros, como la temperatura de procesamiento. También es beneficioso utilizar sistemas de laboratorio más pequeños y a escala piloto para filtrar los filtros y optimizar el proceso”.

Los proveedores de soluciones TFF están disponibles para ayudar con el proceso de filtración, la selección de membranas y brindar pautas para las condiciones de procesamiento. Si el proceso se ampliará, se debe considerar la disponibilidad de filtros y sistemas para tamaños más grandes.

Referencias

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