¿Cuáles son los métodos de limpieza para un cassette de sábanas planas?

Si trabaja en biotecnología, fabricación farmacéutica o cualquier campo que utilice la ultrafiltración para concentrar, purificar o separar biomoléculas (piense en proteínas, anticuerpos o sobrenadantes de cultivos celulares), probablemente haya trabajado con casetes de hojas planas. He sido proveedor de estos durante más de una década y una pregunta que recibo con mucha más frecuencia que las especificaciones del producto es: "¿Cuál es la forma correcta de limpiar mi casete de sábanas planas?" Evite los trucos genéricos de enjuagar y limpiar que puede encontrar en los viejos manuales de laboratorio: limpiar no se trata solo de hacer que se vea bonito. Se trata de mantener el rendimiento de su filtración a punto, extender la vida útil de sus casetes (lo que le ahorra una gran cantidad de dinero en efectivo a largo plazo) y evitar la contaminación cruzada entre lotes. Si está aquí, es probable que ya sepa que una mala limpieza conduce a tasas de flujo más bajas, vidas útiles de casete más cortas o incluso lotes arruinados. Analicemos esto paso a paso, sin jerga sofisticada, solo la charla directa que les doy a mis clientes cuando llaman presa del pánico por un casete obstruido.

En primer lugar, asegurémonos de que estamos en la misma página sobre lo que estamos hablando. Los casetes de lámina plana son la columna vertebral de los sistemas de filtración de flujo tangencial (TFF): son esas unidades de membrana delgadas en capas que dividen el flujo de alimentación en dos corrientes: permeado (lo que pasa a través de la membrana) y retenido (lo que se retiene). Si buscas modelos específicos, aquí tenemos una línea completa:Serie de casetes-TFF-filtración, incluidoCasetes de ultrafiltración de flujo tangencial,Casetes de ultrafiltración de 100 kd, yCasetes de ultrafiltración con pantalla suspendida. Ahora, a la parte de limpieza. Comencemos con el enjuague inmediato después del uso; esto no es negociable, como quitarse los zapatos después de caminar bajo la lluvia. Esperar incluso una hora después de su uso permite que los residuos se sequen en la membrana, y las proteínas secas o los restos celulares son mucho más difíciles de quitar, como el pegamento que está endurecido. Para este primer paso, desea utilizar el mismo tipo de agua que usaría para la preparación o la fabricación del laboratorio: agua desionizada (DI) filtrada, no agua del grifo. ¿Por qué? El agua del grifo tiene minerales y cloro que pueden reaccionar con las biomoléculas sobrantes, empeorando la contaminación. Haga correr el agua DI a través del casete con el mismo caudal que utilizó durante el proceso de filtración. No aumente la presión demasiado de inmediato; en este caso, lo mejor es una presión baja a moderada (10 a 15 psi). Verás que el permeado sale turbio al principio; Continúe hasta que salga totalmente claro y el chorro de retenido ya no sea espumoso. Si su casete tenía altas concentraciones de cosas como lisado celular o soluciones proteicas densas, es posible que necesite realizar dos enjuagues DI rápidos en lugar de uno. Este paso lleva entre 5 y 10 minutos, pero es el más importante para evitar que se produzcan incrustaciones.

A continuación, si tiene suciedad leve a moderada (como acumulación de proteínas que no se eliminó en el primer enjuague), es hora de realizar un lavado básico. La mejor opción en este caso es una solución alcalina diluida, generalmente hidróxido de sodio (NaOH), en una concentración de 0,1 a 0,5 M. Sé lo que algunos de ustedes están pensando: "El NaOH es duro, ¿no dañará la membrana?" Siempre que no lo dejes puesto demasiado tiempo, es totalmente seguro. Las soluciones alcalinas rompen los enlaces de proteínas, disuelven los residuos orgánicos e incluso matan los microbios que se colaron en el casete. Consejo profesional: caliente la solución de NaOH a 30–40 °C (86–104 °F) antes de pasarla. El calor hace que la solución alcalina funcione mucho más rápido, reduciendo el tiempo de contacto. Páselo por el casete durante 15 a 30 minutos, aún a ese caudal moderado. Sin embargo, no deje que la solución se quede estancada en el casete: la solución alcalina estancada puede causar picos de pH que desgastan la membrana con el tiempo. Después del lavado, enjuague nuevamente con agua desionizada hasta que el pH del permeado sea neutro (pruébelo con una tira de pH, así de fácil). Si la suciedad es muy rebelde, como restos de anticuerpos monoclonales o ácidos nucleicos, puede agregar una pequeña cantidad de tensioactivo (algo así como Tween 20 al 0,1%) a la solución de NaOH. Los tensioactivos ayudan a eliminar los residuos hidrofóbicos de la superficie de la membrana, como si fuera un jabón para platos en lugar de grasa. Solo asegúrese de enjuagar muy bien el surfactante después, o podría alterar las tasas de flujo de su próxima filtración.

Ahora hablemos de incrustaciones más graves, porque a veces ni siquiera el mejor lavado inicial es suficiente. Tal vez procesó un sobrenadante de cultivo celular con muchos desechos insolubles o un lote con altos niveles de polisacáridos que se pegan a la membrana. Para esto, necesita un paso de limpieza química más fuerte, a veces llamado “limpieza de desinfección” o “CIP (limpieza en el lugar)” si está ejecutando un sistema completo. Recomiendo un limpiador enzimático; considérelo como una mezcla especial de enzimas que devora los residuos orgánicos resistentes. Los limpiadores enzimáticos funcionan mucho mejor que los ácidos fuertes para las incrustaciones biológicas porque se dirigen a compuestos específicos sin dañar la membrana. Busque un limpiador diseñado para sistemas de ultrafiltración, no solo para enzimas de laboratorio en general. Siga las instrucciones del fabricante, pero por lo general, hágalo funcionar a una temperatura de 35 a 45 °C (95 a 113 °F) durante 30 a 60 minutos a un caudal ligeramente mayor (20 a 25 psi) para asegurarse de que llegue a todos los rincones y grietas de la estructura de lámina plana. Si el limpiador enzimático no es suficiente (algo poco común, pero posible en el caso de incrustaciones muy graves como las biopelículas), puede utilizar una solución ácida diluida (ácido cítrico a 0,5-1 M, por ejemplo). El ácido cítrico disuelve los depósitos minerales y, como es un ácido suave, es menos áspero que el ácido clorhídrico. Nuevamente, caliéntelo, déjelo pasar durante 15 a 20 minutos y luego enjuague bien hasta que el pH del permeado sea neutro. Una nota aquí: nunca mezcle soluciones ácidas y alcalinas en el casete; esas dos reaccionan violentamente y esa es una forma rápida de arruinar su casete (y tal vez su día). Enjuague muy bien con agua desionizada entre un lavado alcalino y un lavado ácido si necesita hacer ambos.

Espera, hay otra cosa que la gente olvida: limpiar el exterior y las juntas. La membrana interior es la estrella, pero los bordes y las juntas que sellan las capas también pueden obstruirse con residuos. Si está desmontando el casete (algunos casetes de hoja plana están diseñados para ser desmontados, otros son de un solo uso, así que verifique siempre su modelo), limpie las superficies de la junta con un paño sin pelusa humedecido con agua desionizada. No uses toallas de papel, dejan fibras diminutas que se atascan. Para el marco del casete, puede utilizar un cepillo suave para frotar suavemente cualquier residuo seco y luego enjuagar. Si tiene un casete desechable, como elUltrafiltración de caseteslínea, no lo desarmarás, así que asegúrate de enjuagarlo bien y lavarlo con productos químicos tan pronto como termines de usarlo, sin dejarlo a un lado para mañana.

Ahora, hablemos de qué evitar. He visto a muchos clientes cometer estos errores y terminan necesitando un casete nuevo mucho antes de lo que deberían. Primero, no use agua del grifo para nada más que el primer enjuague rápido; los minerales del agua del grifo pueden acumularse en la membrana y provocar incrustaciones. En segundo lugar, no utilice abrasivos fuertes ni lana de acero para frotar la membrana; rayar la superficie crea pequeños agujeros que alteran el rendimiento del límite de peso molecular (MWCO) y no obtendrá la separación que necesita. En tercer lugar, no deje que las soluciones de limpieza permanezcan en el casete durante horas o toda la noche. Incluso las soluciones "suaves" como el NaOH pueden descomponer el material de la membrana si se dejan demasiado tiempo, especialmente a altas temperaturas. Cuarto, no se salte la validación posterior a la limpieza. Usted hace todo este trabajo para limpiar el casete; asegúrese de que realmente funcione. Pruebe la tasa de flujo con agua desionizada antes de usarla en un lote real. Compárelo con la tasa de flujo cuando el casete era nuevo. Si es menos del 70 % del original, significa que todavía hay suciedad residual, por lo que deberás ajustar los pasos de limpieza la próxima vez.

Una nota rápida sobre los casetes de un solo uso y los reutilizables, porque esa es una gran conversación en este momento en la biofabricación. Los casetes desechables son excelentes para evitar la contaminación cruzada entre diferentes productos o líneas celulares, pero eso no significa que puedas simplemente tirarlos en un cajón después de usarlos. Incluso los casetes de un solo uso necesitan un enjuague rápido inmediatamente después de su uso para evitar que la membrana se seque. Casetes reutilizables, como elCasetes de ultrafiltración de 100 kdque fabricamos, pueden durar entre 10 y 15 usos si los limpias adecuadamente; hemos tenido clientes que les han dado 20 usos cuando siguen nuestro protocolo de limpieza al pie de la letra. La desventaja es que los reutilizables necesitan más cuidado, pero el ahorro de costos es enorme si se ejecutan varios lotes.

Concluyamos esto con una hoja de trucos rápida paso a paso, para que no tenga que desplazarse hacia atrás. 1. Post-uso inmediato: Enjuague con agua desionizada a 10 a 15 psi durante 5 a 10 minutos hasta que el permeado esté transparente. 2. Incrustaciones leves: NaOH 0,1 a 0,5 M a 30 a 40 °C, dejar funcionar durante 15 a 30 minutos, enjuagar hasta alcanzar un pH neutro. 3. Incrustaciones graves: Limpiador enzimático a 35–45 °C, dejar funcionar durante 30 a 60 minutos o diluir ácido cítrico si es necesario, enjuagar bien. 4. Limpiar juntas/marco: Paño sin pelusa para los sellos, cepillo suave para los marcos, sin fibras ni rayones. 5. Validar: Pruebe el flujo de agua desionizada para asegurarse de que esté por encima del 70 % de la tasa original.

Al fin y al cabo, limpiar un casete de hoja plana no es ninguna ciencia: se trata de ser constante y no esperar demasiado después de su uso. Si todavía no sabe qué casete es el adecuado para su aplicación o desea especificaciones de limpieza más detalladas para nuestros productos como elCasetes de ultrafiltración con pantalla suspendida, no dudes en comunicarte con nuestro equipo. Trabajamos con laboratorios e instalaciones de fabricación de todo el mundo para garantizar que sus equipos de filtración duren y funcionen como se espera.

Referencias

1. Janson, JC (2011). Purificación de proteínas: principios, métodos de alta resolución y aplicaciones (3ª ed.). Wiley-VCH.
2. Porter, MC (1972). Manual de tecnología de membranas industriales. Publicaciones Noyes.
3. Manual de operaciones de filtración de flujo tangencial (TFF). (2020). Termo Fisher Scientific.