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使用中空纤维洗滤，实现自动化换液（一）

2020.5.05

洗滤是指使用切向流过滤（TFF）技术进行“漂洗”或从溶液中去除某种较小的分子（如杂质、盐离子、溶剂、小分子蛋白）。相对于透析膜管，洗滤操作速度更快，处理量更大。通过选择合适的膜，也可以进行缓冲液置换、调整颗粒粒径分布、改变盐离子浓度、并在澄清操作中最大可能地提高收率。缓冲液置换，即使用超滤膜快速、温和地改变蛋白溶液，是使用仕必纯中空纤维膜组件进行洗滤操作最常见的应用之一。

通过洗滤进行分馏（Fractionation）操作成功与否，取决于选择的膜是否合适。膜孔径必需足够大，以使小分子物质通过（进行分馏应用时），同时膜孔径也必需足够小，以截留大分子物质。仕必纯提供多种规格的膜产品，可在最佳条件下进行超滤和微滤处理。

切向流过滤通过将料液在中空纤维膜内循环流动来达到处理目的。纤维管壁上的膜孔允许小分子物质通过，而大分子物质被截留在循环料液中（图1）。通过向循环液流中补充置换缓冲液或清洗溶液，即可达到洗滤的目的。添加的缓冲液可与滤液流量相同（连续型洗滤），也可在达到一定浓度水平后，间歇性添加（非连续型洗滤）。在洗滤的过程中，溶液的组分逐渐从原始溶液向补充的缓冲液转移。

典型的TFF系统包括泵、压力监测设备、流量监测设备、样品容器、缓冲液容器以及中空纤维膜组件。泵使料液以一定的流量和剪切力在工艺流路中循环。为控制过滤的驱动力——跨膜压，需要监测膜组件进口、出口及滤液出口的压力。监测过滤流率是工艺放大和工艺优化的前提条件。

有很多方法可进行洗滤操作。使用中空纤维膜组件、软管和密封容器是进行连续型洗滤的有效方法。在连续型洗滤模式中，滤液排出会在样品容器中产生负压，洗滤缓冲液在负压作用下，以与滤液排出相同的速率补充到到样品容器（或工艺回路）。图2所示为典型的洗滤流路设置。

洗滤前浓缩

料液体积和完成洗滤所需缓冲液的量成正比。

为减少缓冲液用量和操作时间，提高效率，可以在洗滤前对样品进行浓缩。在切向流过滤操作时，如不向样品容器中补充缓冲液而收集滤液，即可达到浓缩目的。由于大分子被膜截留，浓度会相应增加。而可透过膜的小分子（盐离子或溶剂）浓度则保持不变。图3所示为浓缩示意图，样品体积降低为起始体积的一半，被截留的大分子的浓度增加一倍。