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試験、研究

ラボスケール・TFF

ラボ用に最適なTFFシステム

バイオプロセスの迅速化と簡素化

タンジェンシャルフロー・フィルトレーション(TFF)は、生体分子の迅速で効果的な分離精製方法です。

TFF は免疫学からタンパク質化学、分子生物学、生化学、微生物学といった幅広い生物学分野にてご利用できます。TFF では10 mL から数千リットル容積のサンプル溶液の濃縮と脱塩が可能です。生体分子のサイズ分画、細胞懸濁液の回収、発酵ブロスや細胞上清の清澄化にも使用できます。

 

TFFの利点

 

セットアップと使用が簡単

TFF デバイスは、チューブと少しの接続部品で簡単にポンプと圧力計に接続できます。この後、サンプルをリザーバーに加えてろ過を始めてください。

 

迅速で効果的

透析法に比べてセットアップが容易で迅速です。遠心ろ過デバイスや撹拌セルを使うときに比べ、より高い濃縮を短時間で達成できます。

 

ひとつのシステムで2ステップを実行

ひとつのシステム内でサンプル濃縮とバッファー交換を行うことで、時間を節約し生成物のロスを防ぎます。

 

スケールアップ、スケールダウンが可能

試験的スケールのトライアルから製造スケールまで、同じメディアとカセット素材の構成で、安定した処理が可能です。ポールでは10 mL から数千リットル容積用までのTFF デバイスを用意しています。

 

経済的

TFF デバイスとカセットは1回の使用で捨てることも、洗浄して再利用することもできます。メンブレンとシールが完全であるかを確かめるために、簡単な完全性試験が実施できます。

 

サンプルの容量と処理時間

適切なカセットとデバイスサイズを選択する際には、全サンプル量、必要な処理時間、希望する最終サンプル量をご考慮ください。ポールのミニメイト TFF システムはミニメイトTFF 限外ろ過カプセルを使用し、1Lまでのサンプル処理が簡単に行えます。プロセス開発でのスケールアップのために、弊社では幅広い種類のTFF ホルダーとカセットを用意しています。これにより開発/ 改良ラボ用のスケールで、フル生産に向けたTFF システム一式の最適化を行うことができます。

 

TFF による生体分子分離の原理

 

TFF は別名クロスフローフィルトレーションとしても知られています。TFF では、液体をポンプでメンブレン表面に沿う方向に流し、表面に留まった分子をぬぐい去ることでメンブレンの汚損を最小限に抑えます。同時に、保持される液流中でメンブレンに対する圧力を作り、溶質や小分子をメンブレンに透過させることでろ過を行います。

TFF の仕組みをご理解いただくため、以下に類似したシステムを持つ、ふるいを使った小石と砂の分離に例えてご説明します。ふるいの穴はメンブレンの細孔を表し、砂と小石とは分離される分子を表します。ダイレクトフローフィルトレーション(DFF)では、砂と小石の混合物がふるいの穴に無理矢理詰め込まれます。小さな砂はふるいの穴を通って下に落ちますが、大きな小石はふるいの表面に留まって層を形成します。この小石層の堆積は、砂と小石の混合物の上部から、砂が穴に向かって移動し通り抜けることを妨げます。

DFF においては圧力を増加させると混合物が単純に圧縮され、分離は推進されません。一方、TFF では混合物の再循環により、通り抜けを妨げる堆積層の形成を防ぐことができます。この「混合物の再循環」は、ふるいを揺すって穴を塞ぐ小石を動かし、混合物の上部にあった砂粒をふるいの穴へ向かって落下させ通過可能にするのと同様な働きをします。ゆえにTFF は、より迅速な濃縮および透析ろ過が行え、生体分子を分離する効果的な手法となるのです。

(A) 混合物へ直接圧力をかけると、底部の砂粒はふるいを通過できます。しかし同時に、小石の層がふるいの表面に形成され、上部の砂粒がふるい側へと移動し通過することが妨げられます。

(B) ふるいを揺すると混合物の底部に凝集した小石層が散らばり、完全な分画が可能となります。TFF における供給液のクロスフローは、この図におけるふるいの振とうと同様の効果を与えます。

TFF の主な用途

 

TFF の主要な用途は、濃縮、脱塩、バッファー交換、大きな生体分子と小さな分子の分画です。加えて発酵および細胞培養ブロスからの、細胞の破片等の除去と清澄化にも使用できます。

 

濃縮

 

濃縮は、溶液中の溶質分子を保持しつつ流体量を減少させるシンプルな処理です。溶質の濃度は溶液量の減少に直接比例して増加します(すなわち、容量を半分にすると濃度は2倍になります)。サンプルの濃縮を行う際には、目的分子を完全に保持し高い回収率を確実に得るため、保持したい分子の分子量よりも充分に小さなMWCOを持つ限外ろ過(UF)メンブレンを選択してください。

 

ダイアフィルトレーション

 

メンブレンに通過可能な小分子を洗い流し、保持液側の大きな分子の濃度を変化させずに保持する分画工程で、脱塩やバッファー交換に使用できます。エタノールその他の溶媒、もしくは添加物を除去することも可能です。ダイアフィルトレーションにはいくつかの方法があります。連続的な方法では、ろ過が行われるのと同じ速度でろ過溶液(水もしくはバッファー)をサンプル供給リザーバーに加えます。この方法においては、サンプルリザーバー中の容量を一定に保ったまま、メンブレンを自由に浸透できる小さな分子(塩類など)を洗い流します。たとえば塩類の除去の場合、追加する透析ろ過容量(DV)ごとに塩濃度は減少します(処理開始時のサンプルと等しい容量の水もしくはバッファーを供給リザーバーに追加し、開始時の容量に薄めることを1透析ろ過容量(DV)と表します。たとえば500 mL のサンプルでスタートした場合は1 DV = 500 mLとなります)。連続的透析ろ過により5 DV を使用すると、溶液中のイオン強度を最大99% 削減できます。

 

非連続な方法では、先に溶液を希釈し、この溶液を濃縮して開始時の容量まで戻します。この希釈と濃縮の過程を、リザーバーに残っている低分子(例えば塩類)が必要とされる濃度に薄まるまで繰り返します。DV を追加するごとにサンプルの塩濃度は減少します。

これにより5DV を使用すると、溶液中のイオン強度を最大96%削減できます。

連続ダイアフィルトレーションは非連続なダイアフィルトレーションと比べ、少ないろ過容量で同程度の脱塩を達成することができます。

また、最初にサンプル濃縮を行うことで、目的とするイオン強度の達成に必要なダイアフィルトレーション溶液量を大きく削減することができます。1リットルのサンプル中のイオン強度を非連続的ダイアフィルトレーションで96% 除去するには、5 DV、つまりこの場合は5リットルのダイアフィルトレーション溶液が必要になります。もしそのサンプルが先に1/10 量の100 mL にまで濃縮されていれば、5 DV はわずか500 mL になります。これによりバッファーと処理時間とを効果的に節約することができます。

ラボラトリー・TFFシステム

ポールでは実験室規模の仕様のタンジェンシャル フロー フィルトレーション(Tangential Flow Filtration; TFF)システムである、ミニメイト TFFシステムを提供しております。このシステムにより、効率よくサンプルの濃縮ができ、1Lを超える大容量にも対応し、最少5 mL までの濃縮が可能です。
ポールでは実験室規模の仕様のタンジェンシャル フロー フィルトレーション(Tangential Flow Filtration; TFF)システムである、ミニメイト TFFシステムを提供しております。このシステムにより、効率よくサンプルの濃縮ができ、1Lを超える大容量にも対応し、最少5 mL までの濃縮が可能です。
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スケーラブル・TFFシステム

弊社のアップスケールプログラムでは、スケールアップ可能なろ過製品を提供するとともに、新製品をより早く市場に送り出すために必要なサポートを行っています。 有効ろ過面積のより大きいオメガメンブレンを搭載したフィルターには、セントラメイトなどのシステムがございます。
弊社のアップスケールプログラムでは、スケールアップ可能なろ過製品を提供するとともに、新製品をより早く市場に送り出すために必要なサポートを行っています。 有効ろ過面積のより大きいオメガメンブレンを搭載したフィルターには、セントラメイトなどのシステムがございます。
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