עיקרון ויישום של טכנולוגיית סינון זרימה טנגנטיאלית

סינון זרימה טנגנטיאלית היא שיטה יעילה לריכוז והפשרה של 10 מ"ל עד אלפי ליטרים של תמיסה לדוגמה. זה יכול לשמש כדי להפריד ביו-מולקולות גדולות מביו-מולקולות קטנות, לכידת תרחיפים של תאים, ולהבהרת מרק תסיסה וליזטים של תאים. ניתן ליישם TFF במגוון יישומים, כולל כימיה של חלבון, ביולוגיה מולקולרית, אימונולוגיה, ביוכימיה ומיקרוביולוגיה. מאמר זה יתמקד בעקרון, בפרמטרים העיקריים וביישום של טכנולוגיית סינון זרימה משיקית.

כיצד לבחור מערכת סינון זרימה משיקית מתאימה

TFF הוא סינון זרימה משיקית, שהוא תהליך הפרדת ממברנות מונע בלחץ לפי גודל מולקולרי. עם TFF, תערובת המדגם אינה נאלצת דרך נתיב אחד לעבור דרך הממברנה כמו סינון DC. במקום זאת, הנוזל מסתובב באופן משיק דרך פני הממברנה מספר פעמים. התנהגות "גורפת" זו הנגרמת על ידי לחץ מופעל מפחיתה את הצטברות הדגימות הראשוניות על פני הממברנה. מולקולות המטרה בעלות משקל מולקולרי גדול יותר מזה שנקלט על ידי הממברנה נשמרו, אך המולקולות הקטנות והמאגר עברו דרך הממברנה. סינון זרימה טנגנטיאלית היא שיטה יעילה לריכוז והפשרה של 10 מ"ל עד אלפי ליטרים של תמיסה לדוגמה. זה יכול לשמש כדי להפריד ביו-מולקולות גדולות מביו-מולקולות קטנות, לכידת תרחיפים של תאים, ולהבהרת מרק תסיסה וליזטים של תאים. ניתן ליישם TFF במגוון יישומים, כולל כימיה של חלבון, ביולוגיה מולקולרית, אימונולוגיה, ביוכימיה ומיקרוביולוגיה. מאמר זה יתמקד בעקרון, בפרמטרים העיקריים וביישום של טכנולוגיית סינון זרימה משיקית.

סינון קונבנציונלי פירושו שבפעולת הלחץ הנוזל עובר ישירות דרך קרום המסנן ונכנס למורד הזרם, בעוד חלקיקים או מולקולות גדולים יורטים במעלה הזרם או בתוך הממברנה, וחלקיקים או מולקולות קטנים נכנסים למורד הזרם דרך הממברנה. במצב פעולה זה, כיוון הזרימה של הנוזל מאונך למשטח הממברנה ונכנס למורד הזרם, ולכן הוא נקרא גם "סינון ללא מוצא". היישום של סינון קונבנציונלי כולל סינון בירור, סינון סטריליזציה וסינון הסרת וירוסים, שאינו במוקד מאמר זה. סינון זרימה טנגנטיאלית פירושו שכיוון הזרימה של הנוזל מקביל למשטח הממברנה. בפעולת הלחץ, רק חלק מהנוזל עובר דרך הממברנה ונכנס למורד הזרם. מצב פעולה זה ידוע גם בשם "סינון זרימה צולבת". מכיוון שהזרימה המשיקית "שוטפת" ללא הרף את פני אריזת הממברנה במהלך תהליך הסינון, מצב פעולה זה יכול להקל ביעילות על הצטברות של חלקיקים ומולקולות גדולים על הממברנה, מה שהופך את מצב הפעולה הזה לבעל יתרונות ייחודיים ביישומים רבים.

בסינון זרימה משיקית (המכונה גם "זרימה צולבת"), המשאבה דוחפת את הנוזל דרך פני קרום המסנן כדי לשטוף את המולקולות הכלואות, כדי למזער את האבנית על פני קרום המסנן. במקביל, נוזל משיק יפיק גם לחץ בניצב לממברנת המסנן, ודוחף מומסים ומולקולות קטנות דרך קרום המסנן. בדרך זו ניתן להשלים את הסינון. בדיקת הסימולציה של הפרדת חול וחלוקי נחל על ידי מסך תת-חלוקה עוזרת להבין את המנגנון של סינון זרימה משיקית: חור המסך מסמל את הנקבוביות על קרום המסנן, בעוד שחול וחלוקי נחל מסמלים את המולקולות שיש להפריד. בסינון DC, תערובת חלוקי החול נאלצת לנוע לכיוון חור המסך, ושכבת חלוקים נוצרת על פני המסך כאשר חלקיקי חול קטנים יותר נופלים דרך חור המסך, מונעים מהחול העליון לנוע לכיוון המסך ולעבור דרכו. רשת המסך (איור 1). בסינון DC, הגדלת הלחץ יכולה רק להפעיל לחץ על התערובת, דבר שאינו תורם לקידום ההפרדה; לעומת זאת, במצב סינון זרימה משיקית, היווצרות השכבה המגבילה נמנעת על ידי מחזור מחדש של התערובת, הדומה לרטט להסרת חלוקי הנחל החוסמים את רשת המסך, כך שהחול בראש התערובת נופל. עובר דרך רשת המסך. לכן, לשימוש בסינון זרימה משיקית להפרדה ביומולקולרית יש יעילות גבוהה יותר וריכוז או מהירות סינון מהירה יותר.