¿Cuál es el rango de tamaño de poro de los casetes de membrana TFF?
Si alguna vez ha trabajado en biotecnología, farmacia, procesamiento de alimentos y bebidas, o incluso en el tratamiento de agua, probablemente se haya encontrado con casetes de membrana TFF (filtración de flujo tangencial). Si eres nuevo en este espacio, una de las primeras preguntas que te harás es: ¿cuál es el rango de tamaño de poro de estas cosas? Como alguien que ha estado suministrando casetes TFF durante años, recibo esta pregunta todo el tiempo, y no es una respuesta única para todos. Analicémoslo en detalle, sin jerga sofocante, solo charlas reales de un proveedor que ha visto qué funciona (y qué no) en el campo.
Primero, mantengamos esto simple. TFF funciona bombeando líquido paralelo a la superficie de la membrana, de modo que solo pasan partículas pequeñas (el permeado) mientras que las más grandes quedan detrás (el retenido). El tamaño de los poros es lo que determina cuál se separa. Ahora bien, el rango no es estático: abarca desde la microfiltración (MF) hasta la ultrafiltración (UF), e incluso un poco hasta el territorio de la nanofiltración (NF) para algunos modelos especializados. Pero seamos específicos, porque ahí es donde surge la confusión.
Empezando por el gran final: casetes TFF de microfiltración. La mayoría de nuestros clientes recurren a MF por primera vez cuando necesitan separar elementos como células, bacterias o restos de células grandes de una solución. El tamaño de los poros aquí generalmente oscila entre 0,1 micrómetros (um) y 10 um. Espera, ese es un rango amplio, ¿verdad? Reducámoslo a los más comunes que enviamos a diario. Si está filtrando células de mamíferos (como en la producción de anticuerpos monoclonales), el punto óptimo es de 0,1 um a 0,22 um. ¿Por qué? Las bacterias miden alrededor de 0,5 um, por lo que 0,22 um es el estándar para la filtración esterilizante; de ahí nuestros populares casetes de microfiltración de 0,22 um, diseñados exactamente para eso. Si se trata de bacterias más pequeñas o agregados celulares incluso más grandes, tiene sentido aumentar a 0,45 um, que es otra opción en nuestra línea MF.
Ahora bien, ¿qué pasa si necesitas hacerlo más pequeño? Ahí es donde entra en juego la ultrafiltración. Los casetes UF TFF tienen poros que se miden en corte de peso molecular (MWCO) en lugar de um físico, que es una forma diferente de pensarlo. MWCO es el tamaño de la molécula más pequeña que retendrá la membrana, generalmente expresado en kilodaltons (kDa). Nuestro rango de UF comienza en 1 kDa (ideal para concentrar proteínas pequeñas) y llega hasta 1000 kDa, lo que funciona para proteínas más grandes, como los anticuerpos. Pero aquí está la cuestión: mucha gente confunde MF y UF, por lo que es importante tener en cuenta que los poros de MF son lo suficientemente grandes como para verlos con un buen microscopio, mientras que los poros de UF son tan pequeños que no se pueden medir como agujeros individuales, sólo por lo que retienen.
Antes de profundizar más, hablemos de por qué el tamaño de los poros es tan importante. Elija el incorrecto y perderá el producto para permear (si los poros son demasiado grandes) o ralentizará la filtración (si los poros son demasiado pequeños, lo que provocará más suciedad). He visto una startup en biotecnología desperdiciar semanas de trabajo porque usaron un casete de 0,1 um cuando necesitaban 0,45 um; pensaron que más pequeño era mejor, pero los pequeños poros seguían obstruyéndose con restos celulares. Es por eso que no es negociable adaptar el tamaño de los poros a su aplicación.
Ahora, entremos en los detalles de nuestros casetes, ya que eso es lo que mejor conozco. Nuestra línea MF, que incluye de todo, desde casetes de hojas planas hasta opciones de un solo uso, tiene tamaños de poro que cubren el rango de 0,1 um a 10 um. Los casetes de microfiltración de 0,1 um son perfectos para clarificar sobrenadantes de cultivos celulares sin perder la proteína objetivo, porque atrapan células y desechos mientras dejan pasar la proteína. Si está realizando un paso de esterilización final, los de 0,22 um son su opción: están probados para eliminar el 99,999 % de las bacterias, por lo que no tiene que preocuparse por la contaminación. Para aplicaciones industriales como clarificación de cerveza o eliminación de levadura, nuestros casetes planos de microfiltración (que pueden manejar caudales más altos que los de un solo uso) vienen en 1,0 um y 5,0 um, ideales para eso.
Espera, también debo mencionar que el tamaño de los poros no es el único factor: el material de la membrana también influye. Usamos elementos como polietersulfona (PES) para la mayoría de los casetes de MF y UF, porque es duradero, tiene tamaños de poro consistentes y resiste la suciedad. Pero para ciertos productos químicos, ofrecemos opciones de PVDF o éster mixto de celulosa (MCE), que tienen perfiles de tamaño de poro ligeramente diferentes. Por ejemplo, nuestra línea de membranas de microfiltración incluye membranas MCE que se utilizan a menudo para pruebas de agua, con tamaños de poro como 0,45 um y 0,8 um, perfectas para atrapar microbios en el agua potable.
Otro punto: cuando la gente pregunta sobre el tamaño de los poros del casete TFF, a menudo se olvidan del tamaño de poro “nominal” frente al “absoluto”. El nominal es el tamaño promedio, mientras que el absoluto es el tamaño máximo de una partícula que será retenida. Todos nuestros casetes se prueban para tener tamaños de poro absolutos consistentes, para que no se lleve sorpresas cuando aumente la escala. Esto es importante: los filtros a escala de laboratorio pueden tener poros ligeramente variables, pero nuestros casetes de producción se fabrican con un estricto control de calidad, por lo que cada casete de un lote tiene el mismo rango de tamaño de poro.
Cubramos algunas aplicaciones comunes para poner todo esto en contexto. Si está procesando un producto biológico: comience con UF para concentrar su anticuerpo (100 kDa MWCO), luego pula con un casete de UF y tal vez un paso final de esterilización con un casete de MF de 0,22 um. Si se dedica a alimentos y bebidas: clarifique el jugo de frutas con un casete de hoja plana de 1,0 um para eliminar la pulpa o filtre la cerveza con un casete de 0,5 um para obtener ese sabor claro y crujiente. Si realiza pruebas ambientales: use nuestros casetes de microfiltración de 0,45 um para capturar bacterias coliformes en muestras de agua. Todos estos entran directamente en el rango del que hemos estado hablando.
Ahora, abordemos una pregunta que recibo todo el tiempo: ¿puedo obtener un casete TFF con un tamaño de poro fuera de este rango? Para MF, el límite superior es de alrededor de 10 um; cualquier valor mayor que eso suele ser un tipo diferente de filtro, como un filtro de profundidad, no un casete TFF. Para UF, el MWCO inferior es de aproximadamente 1 kDa y el superior es de 1000 kDa; por debajo de 1 kDa está la nanofiltración, que se utiliza para desalar o eliminar pequeñas moléculas orgánicas, y también ofrecemos casetes NF, pero esa es una categoría separada.
También debería tocar la suciedad, porque está ligada al tamaño de los poros. Cuando los poros se obstruyen, el tamaño efectivo de los poros se reduce, lo que hace que la filtración sea más lenta. Para combatir eso, diseñamos nuestros casetes con vías de flujo de canal abierto, de modo que el líquido se mueva a través de la membrana en lugar de hacerlo directamente, lo que reduce la posibilidad de que los residuos queden atrapados en los poros. Por eso, incluso si elige el tamaño de poro correcto, el diseño del casete es importante. Por ejemplo, nuestros casetes de lámina plana de microfiltración tienen canales más anchos que los de un solo uso, por lo que manejan soluciones más viscosas (como lisado celular concentrado) sin ensuciarse tanto.
Al final del día, el rango de tamaño de poro de los casetes de membrana TFF es de aproximadamente 0,1 um (MF) hasta menos de 0,001 um (UF, cuando se convierten de MWCO), con opciones especializadas en NF. Pero la clave es hacer coincidir ese rango con su aplicación específica; no elija simplemente el más pequeño o el más grande disponible. Si no está seguro de qué tamaño de poro necesita, para eso estamos aquí. Hemos trabajado con cientos de clientes, desde pequeñas empresas emergentes hasta grandes empresas farmacéuticas, para elegir el casete adecuado para su proceso. Ya sea que necesite un casete de microfiltración de 0,1 um para la clarificación celular, un casete de microfiltración plano para escala industrial o un casete UF personalizado para la concentración de proteínas, lo tenemos cubierto.
Si está listo para dejar de adivinar y obtener un casete que funcione para su proceso, comuníquese con nuestro equipo para analizar sus necesidades. No ofrecemos soluciones únicas y estaremos encantados de guiarle a través de las opciones de tamaño de poro, materiales de membrana y tasas de flujo para asegurarnos de que su configuración de TFF sea lo más eficiente posible. Sin presiones, solo consejos reales de un proveedor que ha estado en este juego el tiempo suficiente para saber qué funciona.
Referencias
- Filtración de flujo tangencial: principios y práctica, segunda edición, M. Cheryan, 1998
- Tecnología y aplicaciones de membranas de microfiltración, J. Li, 2010
- Guía de productos de casetes TFF de Pall Corporation, 2022
- "Tamaño de poro y MWCO: diferencias clave en la filtración por membrana", BioProcess International, 2021