Hollow Fiber

Hollow Fiber TFF voor bioprocessing

Hollow Fiber Tangential Flow Filtration (TFF) is een membraanfiltratietechniek voor het scheiden, concentreren en zuiveren van processtromen binnen biotechnologische en farmaceutische toepassingen. Hollow fiber filters kunnen worden ingezet voor zowel microfiltratie als ultrafiltratie en worden onder andere toegepast voor cell harvesting, clarification, ultrafiltratie, diafiltratie (UF/DF) en buffer exchange.

Bij Tangential Flow Filtration, ook wel crossflowfiltratie genoemd, stroomt de procesvloeistof langs het membraanoppervlak. Een deel van de vloeistof en kleinere componenten passeert het membraan als permeaat, terwijl grotere componenten in het retentaat worden vastgehouden.

Hoe werkt een Hollow Fiber TFF-filter?

Een hollow fiber filter bestaat uit een groot aantal dunne, holle membraanvezels die samen in een module zijn geplaatst. De processtroom beweegt door de vezels en langs het membraanoppervlak. Afhankelijk van de geselecteerde poriegrootte of Molecular Weight Cut-Off (MWCO) kunnen bepaalde componenten door het membraan passeren, terwijl andere worden vastgehouden.

Het open en lineaire stromingspad van hollow fiber membranen maakt deze configuratie interessant voor processen met cellen, biomassa en shear-sensitive producten.

De juiste hollow fiber configuratie is afhankelijk van het proces. Onder andere het membraantype, de poriegrootte of MWCO, het benodigde membraanoppervlak, de procesflow en de gewenste scheiding spelen hierbij een rol.

Microfiltratie met Hollow Fiber TFF

Hollow Fiber TFF kan worden toegepast voor microfiltratie. Hierbij worden membranen met een relatief grotere poriegrootte gebruikt om bijvoorbeeld cellen en grotere deeltjes van de vloeibare fase te scheiden.

Dit maakt hollow fiber microfiltratie geschikt voor toepassingen zoals cell harvesting en clarification. De open kanalen van hollow fiber modules maken het mogelijk om processtromen met biomassa te verwerken.

Ultrafiltratie en diafiltratie met Hollow Fiber TFF

Naast microfiltratie worden hollow fiber filters veel toegepast voor ultrafiltratie en diafiltratie, vaak gecombineerd als UF/DF.

Bij ultrafiltratie wordt het gewenste product door het membraan vastgehouden, terwijl kleinere componenten en vloeistof als permeaat worden verwijderd. Hierdoor kan de productstroom worden geconcentreerd.

Diafiltratie kan vervolgens worden toegepast om kleinere opgeloste componenten te verwijderen of de samenstelling van de vloeistof te veranderen. Een veelvoorkomende toepassing hiervan is buffer exchange.

De keuze van de juiste MWCO is hierbij belangrijk. Deze bepaalt mede welke componenten door het membraan kunnen passeren en welke in het retentaat worden behouden.

Hollow Fiber TFF voor cell harvesting en clarification

Cell harvesting en clarification zijn belangrijke toepassingen van Hollow Fiber TFF binnen bioprocessing.

Bij deze processen worden cellen, celmateriaal en andere grotere componenten gescheiden van de vloeibare fase. Hollow fiber filters kunnen hierbij worden toegepast voor verschillende biologische processtromen, waaronder processen met een hoge hoeveelheid biomassa.

Welke configuratie geschikt is, hangt onder andere af van de eigenschappen van de processtroom, de hoeveelheid biomassa, viscositeit, gewenste filtratiesnelheid en benodigde scheiding.

Geschikt voor shear-sensitive producten

Binnen bioprocessing wordt regelmatig gewerkt met cellen, moleculen en andere biologische producten die gevoelig kunnen zijn voor mechanische belasting.

Hollow fiber membranen hebben een open, lineair stromingspad. Hierdoor zijn ze interessant voor toepassingen waarbij een gecontroleerde behandeling van shear-sensitive producten belangrijk is.

Naast de keuze van het membraan zijn ook procesparameters zoals flow, druk, modulelengte en membraanoppervlak belangrijk voor de uiteindelijke prestaties van het TFF-proces.

Single-use en herbruikbare Hollow Fiber TFF

Hollow Fiber TFF is beschikbaar in zowel single-use als herbruikbare configuraties.

Single-use hollow fiber filters kunnen worden ingezet wanneer flexibiliteit en het beperken van reinigingsstappen belangrijk zijn. Dit maakt ze interessant voor bioprocessingomgevingen waarin met single-use technologie wordt gewerkt.

Daarnaast zijn er reinigbare en herbruikbare hollow fiber modules beschikbaar. Welke uitvoering het meest geschikt is, is afhankelijk van de toepassing, procesvereisten en productieschaal.

Schaalbare Hollow Fiber TFF-oplossingen

Hollow Fiber TFF kan worden toegepast op verschillende schaalniveaus, van procesontwikkeling tot productie.

Bij procesontwikkeling kan op kleinere schaal worden bepaald welke membraanconfiguratie, poriegrootte of MWCO en welke procescondities geschikt zijn. Vervolgens kan het proces worden opgeschaald naar een groter membraanoppervlak.

Bij scale-up zijn onder andere membraanoppervlak, crossflow, transmembrane pressure (TMP), drukval, productconcentratie en procesvolume belangrijke parameters.

De juiste Hollow Fiber TFF selecteren

De juiste hollow fiber filter wordt bepaald door de specifieke toepassing en procescondities. Er bestaat daarom geen standaardconfiguratie die voor ieder TFF-proces geschikt is.

Bij de selectie zijn onder andere de volgende factoren belangrijk:

• microfiltratie of ultrafiltratie;
• gewenste poriegrootte of MWCO;
• cell harvesting, clarification of UF/DF;
• eigenschappen van de processtroom;
• aanwezigheid van cellen of biomassa;
• gevoeligheid voor shear;
• benodigde capaciteit en membraanoppervlak;
• procesflow en druk;
• single-use of herbruikbare uitvoering;
• gewenste schaal en mogelijkheden voor scale-up.

Van Borselen Filters ondersteunt u bij het selecteren en dimensioneren van een passende Hollow Fiber TFF-oplossing voor uw filtratieproces.