TFF浓缩与缓冲液置换时需确定的工艺条件

TFF浓缩与缓冲液置换的作用

在TFF中，超滤（UF）将溶剂和小分子排出膜外以浓缩产品，透滤（DF）则按排出的量加入新缓冲液以置换缓冲液。[9][10] 在生物药工艺中，通常在纯化之后通过这一步骤调整到最终制剂浓度和制剂缓冲液。[12][14]

选择膜：截留分子量与形式

• 一般原则是选择比待截留分子的分子量小3～6倍的截留分子量（MWCO）。[5][6][7] 仅做浓缩时选3倍一侧通常已足够；缓冲液置换较多时，选择6倍一侧更致密的膜更安全。[5][7]
• 分子量只是大致的参考。透过量会随分子形状、电荷和缓冲条件而变化，因此需要用实际产品确认截留情况。[5][8]
• 膜的形式有平板膜包和中空纤维。与其断定“中空纤维总是更温和”，也有意见建议在实际流量和流道条件下测试产品质量后再决定。[21][22]

操作压力（TMP）与循环流量

提高TMP时，透过通量起初随之增加，但超过某一点后几乎不再增加。[1][3] 在这一区间继续提高压力，膜表面的蛋白浓度会升高，污染（fouling）和收率损失的风险随之增大。[1][2] 因此要通过在各循环流量下改变TMP并测量通量的试验（TMP excursion）来确定操作点。[1][2] 随着浓缩进行，黏度上升，通量和压力也会改变，所以要在最终浓度和置换后的缓冲液中再次确认。[2][4]

透滤体积数与置换浓度

透滤体积（DV）是加入的新缓冲液体积除以当时产品体积的值。在恒体积置换时，可自由透过膜的物质理论上按C/C0 = e^(-N)减少，5 DV后约剩0.7%。[9] 实际上由于混合不足、膜的部分截留以及与蛋白的结合，去除效果会低于理论值，因此应测量残留量来确定次数。[9][10]

还需要确定置换时的浓度。稀溶液通量高但体积大；浓溶液所需缓冲液少但通量低，两者之间存在最佳浓度。[1][11]

高浓度下的pH与辅料差异及最终体积

• 浓缩到高浓度时，带电的缓冲成分（如组氨酸）会被排斥离开蛋白一侧（Donnan效应），最终产品的pH和辅料浓度可能与加入的缓冲液不同。[12][13][14] 因此常采用预先调整置换缓冲液浓度或pH的方法。[12][14]
• 系统内残留体积（hold-up）影响回收量，最小工作体积（MWV）决定能浓缩到什么程度。[15][16][17] 最后用缓冲液顶洗可提高回收，但产品会被稀释，因此要据此确定比目标多浓缩的程度。[15][16]
• 不经循环、单次通过即完成浓缩的单程TFF（SPTFF），作为连接连续工艺、减少系统残留体积的方法而被研究和使用。[23][24]

清洗与重复使用检查

• 是否清洗干净，可将标准化水通量（NWP，水通量 ÷ TMP）与初始值比较来判断。[18][20]
• 氢氧化钠（NaOH）清洗很常用，但浓度、温度和时间应遵循膜制造商的资料。[19][25]
• 安装膜包并用水冲洗后，在使用前进行完整性测试。[19][20]

工艺条件检查表

参考来源