Hoe werkt het en waarvoor wordt het gebruikt?

Tangential Flow Filtration (TFF): hoe werkt het en waarvoor wordt het gebruikt?

Binnen de farmaceutische en biotechnologische industrie worden processen steeds vaker ontwikkeld rond waardevolle en gevoelige biomoleculen. Het concentreren en zuiveren van deze processtromen vraagt om een filtratiemethode die efficiënt kan worden ingezet zonder dat het volledige product door het filtermedium hoeft te worden geleid.

Tangential Flow Filtration (TFF), ook wel tangentiële stroomfiltratie genoemd, is hiervoor een veelgebruikte membraanfiltratietechniek. TFF wordt onder andere toegepast voor concentratie, diafiltratie, buffer exchange en verschillende scheidings- en zuiveringsstappen binnen bioprocessing.

Maar hoe werkt TFF precies? En wanneer wordt deze filtratietechniek toegepast?

Wat is Tangential Flow Filtration?

Bij conventionele dead-end filtratie stroomt de procesvloeistof loodrecht op het filteroppervlak. Deeltjes en componenten die door het membraan worden tegengehouden, verzamelen zich hierdoor op het filteroppervlak.

Bij Tangential Flow Filtration werkt dit anders.

De processtroom beweegt parallel aan het membraanoppervlak. Een deel van de vloeistof en kleinere componenten passeert het membraan als permeaat, terwijl componenten die niet door het membraan kunnen in de retentaatstroom achterblijven.

De continue stroming langs het membraan helpt de ophoping van materiaal aan het membraanoppervlak te beperken. Hierdoor is TFF geschikt voor processen waarbij grotere volumes moeten worden verwerkt of waarbij het gewenste product moet worden geconcentreerd.

Waarvoor wordt TFF gebruikt?

Een belangrijk voordeel van TFF is dat dezelfde technologie voor verschillende procesdoeleinden kan worden ingezet.

• Concentratie
  Wanneer het membraan het gewenste product tegenhoudt terwijl water en kleinere componenten het membraan kunnen passeren, neemt de concentratie van het product in het retentaat toe.

• Diafiltratie en buffer exchange
  TFF kan worden gebruikt om kleine opgeloste componenten uit een processtroom te verwijderen en tegelijkertijd de samenstelling van de buffer te veranderen. Hierbij wordt nieuwe buffer toegevoegd terwijl permeaat via het membraan wordt afgevoerd.

• Zuivering en scheiding
  Afhankelijk van de membraaneigenschappen kan TFF worden gebruikt om componenten op basis van grootte van elkaar te scheiden.

• Clarificatie
  Microfiltratie-TFF kan daarnaast worden toegepast voor het verwijderen van grotere deeltjes en celmateriaal uit processtromen, bijvoorbeeld na fermentatie of celkweek.

TFF binnen farmaceutische en biotechnologische processen

Tangential Flow Filtration komt op verschillende plaatsen binnen bioprocessing voor.

Denk bijvoorbeeld aan de verwerking van proteïnen, biomoleculen, fermentatieproducten en andere biologische processtromen. De technologie kan zowel tijdens upstream- als downstreamprocessen worden ingezet, afhankelijk van het gewenste scheidingsdoel.

Een interessante toepassing is de productie van vaccins en vaccine adjuvants.

Bij de productie van bepaalde adjuvantia moeten tussenproducten bijvoorbeeld worden geconcentreerd of moeten ongewenste ionen en andere kleine componenten worden verwijderd. TFF maakt het mogelijk om dergelijke processtappen via concentratie en diafiltratie uit te voeren.

Bij andere typen adjuvantia, zoals op saponine of cytokinen gebaseerde systemen, kan ultrafiltratie worden gebruikt om de gewenste concentratie te bereiken en tegelijkertijd een buffer exchange uit te voeren.

TFF is daarmee niet één specifieke filtratiestap, maar een technologie die voor verschillende doeleinden binnen een productieproces kan worden ingezet.

Microfiltratie en ultrafiltratie met TFF

Welke componenten door het membraan kunnen passeren, wordt in belangrijke mate bepaald door het gebruikte membraan.

Bij microfiltratie (MF) wordt doorgaans gewerkt met poriegroottes uitgedrukt in micrometers. Deze membranen kunnen bijvoorbeeld worden toegepast bij clarificatieprocessen waarbij grotere deeltjes moeten worden verwijderd.

Bij ultrafiltratie (UF) wordt veelal gewerkt met een Molecular Weight Cut-Off (MWCO). Hiermee wordt aangegeven voor welke molecuulgrootte het membraan een bepaalde retentie heeft. Ultrafiltratie wordt onder andere toegepast voor het concentreren van eiwitten en andere biomoleculen.

De benodigde poriegrootte of MWCO hangt daarom sterk samen met het product en het doel van de processtap.

Verschillende membraanmaterialen voor TFF

Naast de poriegrootte of MWCO speelt ook het membraanmateriaal een belangrijke rol.

Binnen ons assortiment zijn TFF-cassettes beschikbaar met onder andere:

• PES (polyethersulfone)
• Hydrofiel PVDF (polyvinylidene fluoride)
• RC (regenerated cellulose)

Deze membraanmaterialen hebben verschillende eigenschappen op het gebied van onder andere hydrofiliciteit, chemische compatibiliteit en interactie met het te filtreren product.

Hierdoor kan TFF worden toegepast voor uiteenlopende processen, van clarificatie tot het concentreren en diafiltreren van biomoleculen.

TFF-cassettes voor verschillende processchalen

Een TFF-proces dat tijdens onderzoek en ontwikkeling wordt opgezet, moet uiteindelijk vaak kunnen worden opgeschaald naar grotere productievolumes.

TFF-cassettes zijn daarom verkrijgbaar in verschillende filtratieoppervlakken en configuraties. Hierdoor kan dezelfde filtratietechnologie worden toegepast tijdens verschillende fases van procesontwikkeling en productie.

Naast het membraan zelf spelen daarbij ook factoren zoals de flow channel, procesdruk, temperatuur, pH, viscositeit en samenstelling van de processtroom een rol.

TFF-cassettes van Van Borselen Filters

Van Borselen Filters biedt TFF-oplossingen voor toepassingen binnen de farmaceutische en biotechnologische industrie.

Ons assortiment omvat verschillende TFF-cassettes voor microfiltratie en ultrafiltratie, met onder andere PES-, hydrofiele PVDF- en regenerated cellulose-membranen.

Afhankelijk van de toepassing kunnen deze worden ingezet voor processen zoals:

• concentratie
• diafiltratie
• buffer exchange
• clarificatie
• scheiding
• zuivering

Naast de TFF-cassettes kunnen ook bijpassende cassettehouders worden geleverd voor verschillende filtratieoppervlakken en processchalen.

Heeft u een toepassing waarbij Tangential Flow Filtration wordt gebruikt? Onze filtratiespecialisten denken graag mee over de technische eisen van uw proces.

Adapter plates voor bestaande TFF-houders

Heeft u al een TFF-houder in gebruik, maar wilt u onze TFF-cassettes toepassen? Dan is het niet altijd nodig om de bestaande houder te vervangen.

Wij leveren ook adapter plates voor houders van andere fabrikanten. Deze adapter plates zorgen ervoor dat onze TFF-cassettes goed aansluiten op de bestaande houder. Een correcte aansluiting is belangrijk om lekkages en drukverlies tijdens het filtratieproces te helpen voorkomen.

Zo kunt u onze TFF-cassettes integreren in een bestaande installatie, zonder direct te hoeven investeren in een nieuwe houder.

Wilt u weten of onze TFF-cassettes en adapter plates geschikt zijn voor uw huidige TFF-houder? Neem gerust contact met ons op. We kijken graag mee naar uw toepassing.

Tangential Flow Filtration (TFF) is een membraanfiltratietechniek die binnen de farmaceutische en biotechnologische industrie wordt toegepast voor concentratie, diafiltratie, buffer exchange en zuivering. Ontdek hoe TFF werkt, welke membraanmaterialen worden gebruikt en voor welke bioprocessing toepassingen TFF-cassettes geschikt zijn.