Otimizando a Filtração de Fluxo Tangencial

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A filtração de fluxo tangencial (TFF) é um método útil para separar moléculas ou partículas em solução líquida por tamanho e permite a concentração e a capacidade de alterar a composição do tampão.1 A TFF é usada em quase todos os processos downstream de fabricação biofarmacêutica para fornecer concentração suave e rápida e diafiltração—um processo de diluição onde os componentes são removidos ou separados. Em comparação, a cromatografia de filtração em gel separa as moléculas por tamanho e fornece a capacidade de alterar a composição do tampão, mas esta técnica não pode concentrar a entidade alvo.

Na filtração de fluxo normal (NFF), os sólidos geralmente formam um bolo ou uma segunda camada sobre a membrana. Ao processar biomoléculas ou partículas menores, mesmo uma segunda camada fina na membrana costuma ser suficiente para sujá-la, reduzindo ou interrompendo o processo de filtração.

"Pressão e fluxo são os principais parâmetros para controlar e monitorar", diz Fredrik Lundström, gerente sênior de produtos da Cytiva. "É altamente recomendável que a pressão seja monitorada em todos os três fluxos: alimentação, retentado e permeado."

A área da membrana do filtro deve ser utilizada da forma mais eficiente possível, e o processo otimizado para operar em um alto fluxo (fluxo permeado/área da membrana) que não obstrua a membrana. "Há um equilíbrio entre a aplicação de pressão transmembrana (TMP) suficiente para atingir um fluxo alto, mas não tão alto que a membrana fique suja", diz Lundström.

Para evitar incrustações em operações de microfiltração, onde os poros do filtro são grandes, controlar e limitar o fluxo de permeado (fluxo) é fundamental. Na ultrafiltração, onde os poros são pequenos, é importante que o TMP não seja muito alto.

De acordo com Lundström, se o processo incluir diafiltração e troca de tampão, é importante otimizar o ponto de partida da diafiltração – a quantidade de produto alvo a ser concentrado – para minimizar o uso de tampão e o tempo de filtração. Um buffer de diafiltração alimentado continuamente para o recipiente de recirculação TFF é mais eficiente e economiza tempo e buffer.

"É importante monitorar o peso do tampão e os recipientes do produto para determinar o fator de concentração - quantas vezes o produto foi concentrado - e o fator de diafiltração - o número de trocas de tampão de diafiltração a que o produto foi exposto", recomenda Lundström.

TFF é uma operação clássica de bioprocessamento para colheita, clarificação e concentração final com troca de tampão. O TFF também é usado para novas modalidades, como vetores virais ou aplicações de mRNA. Nessas aplicações, a técnica de filtração é mais prevalente no início do processo do que no processamento tradicional de mAb.

Existem dois tipos comuns de dispositivos TFF: cassetes e fibras ocas. Os cassetes são comumente aplicados para concentração de mAb, pois fornecem um fluxo mais alto, e as fibras ocas são úteis quando a entidade alvo é sensível ao cisalhamento. "Isso tornou as fibras ocas mais interessantes com o aumento da necessidade de processamento de células e vírus sensíveis ao cisalhamento como o lentivírus", disse Lundström.

A técnica TFF também pode ser implementada como cultivo contínuo (perfusão), seja em produção ou em um biorreator N-1, onde pode fornecer controles adicionais em comparação com a filtração de fluxo tangencial alternado (ATF).

Quando os cassetes de filtro TFF são colocados em série, permite a concentração com uma única passagem de líquido sobre a membrana TFF em vez de várias vezes. "Nesse caso, como o TFF de passagem única não requer um tipo de operação em lote, ele gerou muito interesse na área de processamento contínuo", diz Lundström.

Os sistemas TFF cíclicos duplos2 em que uma bomba peristáltica alimenta o fluxo através de duas membranas com tamanhos de poros de 200 e 30 nm são considerados uma opção melhor para isolar vesículas extracelulares na faixa de tamanho de 30 a 200 nm, em comparação com a filtração direta ou TFF cíclico único. A combinação de troca de buffer com TFF de ciclo duplo ajuda ainda mais na eliminação de contaminantes.

"Primeiro, considere o tipo de aplicação e qual é o alvo da operação da unidade, como fator de concentração, troca de buffer, entidade alvo e composição líquida. Isso pode lhe dar uma indicação de qual tipo de dispositivo TFF e o tamanho dos poros da membrana você deve começar", diz Lundström. "Então você pode começar a filtrar filtros diferentes."