Quali sono i metodi di pulizia per una cassetta a fogli piani?

Se lavori nel settore biotecnologico, nella produzione farmaceutica o in qualsiasi campo che utilizza l'ultrafiltrazione per concentrare, purificare o separare biomolecole (si pensi a proteine, anticorpi o surnatanti di colture cellulari), probabilmente hai lavorato con cassette a fogli piani. Sono un fornitore di questi prodotti da oltre un decennio e una domanda che ricevo molto più spesso delle specifiche del prodotto è: "Qual è il modo giusto per pulire la mia cassetta per fogli piani?" Evita i trucchi generici di risciacquo e pulizia che potresti trovare nei vecchi manuali di laboratorio: pulire non significa solo renderlo carino. Si tratta di mantenere le prestazioni di filtrazione ottimali, prolungare la durata delle cassette (il che ti fa risparmiare un sacco di soldi a lungo termine) ed evitare la contaminazione incrociata tra i lotti. Se sei qui, è probabile che tu sappia già che una cattiva pulizia porta a cose come velocità di flusso più basse, durata di vita delle cassette più breve o addirittura lotti rovinati. Analizziamolo passo dopo passo, senza gergo fantasioso, solo il discorso diretto che faccio ai miei clienti quando chiamano panico per una cassetta intasata.

Prima di tutto, assicuriamoci di essere sulla stessa lunghezza d'onda riguardo a ciò di cui stiamo parlando. Le cassette a fogli piatti sono la spina dorsale dei sistemi di filtrazione a flusso tangenziale (TFF): sono quelle unità a membrana sottile e stratificata che dividono il flusso di alimentazione in due flussi: permeato (ciò che passa attraverso la membrana) e retentato (ciò che viene trattenuto). Se stai cercando modelli specifici, abbiamo un'intera linea qui:Serie di cassette-TFF-filtrazione, compresoCassette di ultrafiltrazione a flusso tangenziale,Cassette di ultrafiltrazione da 100kd, ECassette di ultrafiltrazione a schermo sospeso. Ora passiamo alla parte di pulizia. Cominciamo con il risciacquo immediato dopo l'uso: questo non è negoziabile, come togliersi le scarpe dopo una passeggiata sotto la pioggia. Aspettando anche un'ora dopo l'uso, i residui si asciugano sulla membrana e le proteine ​​essiccate o i detriti cellulari sono molto più difficili da rimuovere, come la colla che si è fissata. Per questo primo passaggio, desideri utilizzare lo stesso tipo di acqua che utilizzeresti per la preparazione del laboratorio o la produzione: acqua deionizzata (DI) filtrata, non acqua del rubinetto. Perché? L’acqua del rubinetto contiene minerali e cloro che possono reagire con le biomolecole rimanenti, peggiorando le incrostazioni. Fai scorrere l'acqua DI attraverso la cassetta alla stessa portata utilizzata durante il ciclo di filtrazione. Non aumentare subito la pressione al massimo: in questo caso è meglio una pressione da bassa a moderata (10-15 psi). Vedrai che il permeato uscirà inizialmente torbido; continuare finché non diventa completamente trasparente e il flusso del retentato non è più schiumoso. Se la cassetta contiene alte concentrazioni di sostanze come lisato cellulare o soluzioni proteiche dense, potrebbe essere necessario eseguire due rapidi risciacqui DI invece di uno. Questo passaggio richiede 5-10 minuti, ma è il più importante per evitare che si formino incrostazioni.

Successivamente, se hai incrostazioni da lievi a moderate, come un accumulo di proteine ​​che non si sono staccate durante il primo risciacquo, è il momento di un lavaggio di base. La soluzione migliore in questo caso è una soluzione alcalina diluita, solitamente idrossido di sodio (NaOH), a una concentrazione di 0,1–0,5 M. So cosa alcuni di voi stanno pensando: "NaOH è aggressivo, non danneggerà la membrana?" Finché non lo lasci acceso troppo a lungo, è totalmente sicuro. Le soluzioni alcaline rompono i legami proteici, dissolvono i residui organici e uccidono persino i microbi che si sono introdotti nella cassetta. Suggerimento da professionista: riscalda la soluzione di NaOH a 30–40°C (86–104°F) prima di farla scorrere. Il calore fa sì che la soluzione alcalina agisca molto più velocemente, riducendo il tempo di contatto. Fatelo scorrere nella cassetta per 15-30 minuti, sempre a un flusso moderato. Non lasciare però che la soluzione ristagni nella cassetta: l'alcalinità stagnante può causare picchi di pH che logorano la membrana nel tempo. Dopo il lavaggio, sciacquare nuovamente con acqua DI fino a quando il pH del permeato è neutro (testarlo con una striscia pH, facile). Se le tue incrostazioni sono particolarmente ostinate, come anticorpi monoclonali residui o acidi nucleici, puoi aggiungere una piccola quantità di tensioattivo, qualcosa come lo 0,1% di Tween 20, alla soluzione di NaOH. I tensioattivi aiutano a rimuovere i residui idrofobici dalla superficie della membrana, un po' come il detersivo per i piatti per il grasso. Assicurati solo di risciacquare molto bene il tensioattivo dopo, altrimenti potrebbe rovinare le velocità di flusso della tua prossima sessione di filtrazione.

Parliamo ora delle incrostazioni più gravi, perché a volte anche il miglior lavaggio iniziale non è sufficiente. Forse hai processato il surnatante di una coltura cellulare con molti detriti insolubili o un lotto con alti livelli di polisaccaridi che si incollano alla membrana. Per questo, è necessaria una pulizia chimica più efficace, a volte chiamata “pulizia di sanificazione” o “CIP (pulizia sul posto)” se si esegue un intero sistema. Qui consiglio un detergente enzimatico: consideralo come uno speciale mix di enzimi che divora i residui organici tenaci. I detergenti enzimatici funzionano molto meglio degli acidi aggressivi per le incrostazioni biologiche perché prendono di mira composti specifici senza danneggiare la membrana. Cerca un detergente progettato per i sistemi di ultrafiltrazione, non solo per gli enzimi da laboratorio generici. Segui le istruzioni del produttore, ma generalmente lo fai funzionare a 35–45°C (95–113°F) per 30–60 minuti a una portata leggermente più alta (20–25 psi) per assicurarti che entri in tutti gli angoli e le fessure della struttura della lamiera piana. Se il detergente enzimatico non funziona (raro, ma possibile in caso di incrostazioni davvero gravi come il biofilm), puoi utilizzare una soluzione acida diluita, ad esempio acido citrico a 0,5–1 M. L'acido citrico dissolve i depositi minerali e, poiché è un acido delicato, è meno aggressivo dell'acido cloridrico. Ancora una volta, riscaldarlo, farlo funzionare per 15-20 minuti, quindi sciacquare accuratamente finché il pH del permeato non diventa neutro. Una nota qui: non mescolare mai soluzioni acide e alcaline nella cassetta: quelle due reagiscono violentemente e questo è un modo rapido per rovinare la cassetta (e forse la giornata). Risciacqua molto bene con acqua DI tra un lavaggio alcalino e un lavaggio acido se devi fare entrambi.

Aspetta, c'è un'altra cosa che la gente dimentica: pulire l'esterno e le guarnizioni. La membrana interna è la protagonista, ma anche i bordi e le guarnizioni che sigillano gli strati possono incrostarsi di residui. Se stai smontando la cassetta (alcune cassette a lamiera piana sono progettate per lo smontaggio, altre sono monouso, quindi controlla sempre il tuo modello), pulisci le superfici della guarnizione con un panno privo di lanugine inumidito con acqua deionizzata. Non utilizzare tovaglioli di carta: lasciano minuscole fibre che rimangono incastrate. Per il telaio della cassetta, è possibile utilizzare una spazzola morbida per rimuovere delicatamente eventuali residui secchi, quindi risciacquare. Se hai una cassetta usa e getta, come laUltrafiltrazione a cassettelinea, non lo smontarai, quindi assicurati di fare un risciacquo accurato e un lavaggio chimico non appena hai finito di usarlo, senza metterlo da parte per domani.

Ora parliamo di cosa evitare. Ho visto così tanti clienti commettere questi errori e finire per aver bisogno di una nuova cassetta prima del dovuto. Innanzitutto, non utilizzare l'acqua del rubinetto per nient'altro che il primo risciacquo rapido: i minerali dell'acqua del rubinetto possono accumularsi sulla membrana e causare incrostazioni. In secondo luogo, non utilizzare abrasivi aggressivi o lana d'acciaio per strofinare la membrana: graffiare la superficie crea piccoli fori che compromettono le prestazioni di taglio del peso molecolare (MWCO) e non otterrai la separazione necessaria. Terzo, non lasciare che le soluzioni detergenti rimangano nella cassetta per ore o durante la notte. Anche soluzioni “delicate” come NaOH possono rompere il materiale della membrana se lasciate troppo a lungo, soprattutto a temperature elevate. In quarto luogo, non saltare la convalida post-pulizia. Hai dedicato tutto questo lavoro per pulire la cassetta: assicurati che funzioni davvero. Testare la velocità del flusso con acqua DI prima di utilizzarla per un lotto reale. Confrontalo con la velocità del flusso quando la cassetta era nuova. Se è inferiore al 70% dell'originale, significa che sono ancora presenti incrostazioni residue, quindi la prossima volta dovrai modificare i passaggi di pulizia.

Una breve nota sulle cassette monouso e riutilizzabili, perché questa è una grande conversazione in questo momento nella bioproduzione. Le cassette usa e getta sono ottime per evitare la contaminazione incrociata tra diversi prodotti o linee cellulari, ma ciò non significa che puoi semplicemente gettarle in un cassetto dopo l'uso. Anche le cassette monouso necessitano di un rapido risciacquo subito dopo l'uso per evitare che la membrana si secchi. Cassette riutilizzabili, come laCassette di ultrafiltrazione da 100kdche produciamo, possono durare fino a 10-15 usi se li pulisci correttamente: abbiamo clienti che ne ottengono 20 usi quando seguono il nostro protocollo di pulizia alla lettera. Il compromesso è che quelli riutilizzabili richiedono più cura, ma il risparmio sui costi è enorme se si eseguono più lotti.

Concludiamo con un rapido foglietto illustrativo passo passo, in modo da non dover tornare indietro. 1. Immediato dopo l'uso: sciacquare con acqua deionizzata a 10–15 psi per 5–10 minuti finché il permeato non diventa limpido. 2. Lievi incrostazioni: NaOH 0,1–0,5 M a 30–40°C, far funzionare 15–30 minuti, risciacquare a pH neutro. 3. Incrostazioni gravi: detergente enzimatico a 35–45°C, far funzionare 30–60 minuti o, se necessario, acido citrico diluito, risciacquare abbondantemente. 4. Pulire guarnizioni/telaio: panno privo di pelucchi per le guarnizioni, spazzola morbida per i telai, senza fibre o graffi. 5. Convalida: testare il flusso di acqua DI per assicurarsi che sia superiore al 70% della velocità originale.

In fin dei conti, pulire una cassetta con fogli piani non è scienza missilistica: si tratta di essere coerenti e di non aspettare troppo a lungo dopo l'uso. Se stai ancora cercando di capire quale cassetta è adatta alla tua applicazione o desideri specifiche di pulizia più dettagliate per i nostri prodotti come ilCassette di ultrafiltrazione a schermo sospeso, sentiti libero di contattare il nostro team. Collaboriamo con laboratori e impianti di produzione ovunque per garantire che le loro apparecchiature di filtraggio durino e funzionino come previsto.

Riferimenti

1. Janson, JC (2011). Purificazione delle proteine: principi, metodi ad alta risoluzione e applicazioni (3a ed.). Wiley-VCH.
2. Porter, MC (1972). Manuale della tecnologia delle membrane industriali. Pubblicazioni Noyes.
3. Manuale operativo della filtrazione del flusso tangenziale (TFF). (2020). Thermo Fisher Scientific.