使用小型切向流過濾 (TFF) 系統(tǒng)對于樣品濃縮和緩沖液交換的實際意義

無論是用于結構生物學還是一般生物化學需求，蛋白質濃縮和緩沖液交換步驟對于任何制備規(guī)模的蛋白質生產都是不可或缺的。這些步驟在純化實驗方案結束時必須至少完成一次，甚至在不同的色譜步驟之間必須至少完成一次，因而這會大大增加實驗時間。
 
當前方法
超濾是目前濃縮蛋白質的標準，而在實驗室規(guī)模上，超濾通常涉及一次性離心機驅動設備。這些設備本質上是死角（流動垂直于膜）并在膜處產生濃度梯度。膜處的濃度可能遠遠超過目標，從而減慢濾液的流動并由于聚集/沉淀而增加材料損失。監(jiān)測濃縮過程或混合樣品的唯一方法是定期中斷離心，這讓此成為一種相當實用的方法。
 
膜透析是最流行的緩沖液交換方法，而且這種方法與由滲透壓驅動的截留分子量膜有關。雖然它是一種無需人工干預的方法，但它需要大量過剩的透析緩沖液、較長的透析時間（8-12 小時）以及隨后要進行濃縮步驟。
 
在工業(yè)規(guī)模上，緩沖液交換和濃縮均通過采用切向流過濾 (TFF) 的單個設備完成。除了濾液滲過膜外，TFF 系統(tǒng)還將有一個與膜平行（或切向）的主動流。這種流實時混合樣品（截留物），如果將所需緩沖液添加到滲余物中，則會顯著降低濃度梯度并能實現(xiàn)過濾器透析（滲濾）。然而，即使對于死體積為數(shù)十到數(shù)百毫升的最小 TFF 設備，其也不適合典型的實驗室工作流程。
 
µPULSE TFF 系統(tǒng)

在這里，我們展示了我們的小型 TFF 系統(tǒng)，它是同類產品中最小的設備之一，專門用于實驗室規(guī)模的純化實驗。它有著低于 1 毫升的完全可回收死體積，如果進行滲濾，一次可容納高達 50 mL 的體積，如果僅進行濃縮，則一次最高可容納 100 mL。與 可容納 15 mL 的離心設備相比，µPULSE TFF 系統(tǒng)的超濾速度最高可提高 5 倍，并且通過非接觸式液體傳感完全自動化，能夠把截留物體積降至指定的設定值。
 
µPULSE TFF 系統(tǒng)具有一個可消耗的替換盒，該盒包含了一個微流體泵和一個比典型的 15 mL 離心裝置稍大的膜（~7.1 cm^2 vs 12.4 cm^2 ），以實現(xiàn)更快的樣品濃縮。
   
注意：
* 實驗使用的是 1 mg/mL BSA
** FORMULATRIX® 膜尺寸比 Amicon 大 60%
*** 通過用蛋白質溶液填充兩個離心管，容納體積可能達到 100 mL
 
使用 TFF 更快地濃縮樣品
與使用傳統(tǒng)死端過濾的離心機不同,μPULSE 可防止在過濾膜上形成高濃度梯度。這意味著滲透流速沒有降低并且樣品回收率提高了。使用 TFF,濃縮過程是連續(xù)和漸進的,使得樣品的濃縮速度比使用死端過濾的離心機快 5 倍以上。
 
與使用傳統(tǒng)的死端過濾的離心機相比，µPULSE TFF 系統(tǒng)使用更大的過濾膜（約大 60%）。這種更大的膜具有更高的膜通量,讓用戶可以更快地濃縮樣品,以便繼續(xù)進行其他研究。
 
簡單滲濾（緩沖液交換、脫鹽）
除了濃縮樣品,還可以選擇自動滲濾以促進緩沖液交換或脫鹽過程。設置簡單:系統(tǒng)前端有兩個50mL離心管：一管放樣品溶液，另一管放緩沖液或其他所需溶液。該系統(tǒng)可以設置為連續(xù)滲濾模式或設置為離散滲濾步驟。用戶可以通過基于網(wǎng)頁的軟件應用程序監(jiān)控滲濾的狀態(tài)。
 
使用一次性過濾芯片易于維護
μPULSE - TFF 系統(tǒng)使用一次性過濾芯片,便于保持系統(tǒng)清潔并防止交叉污染。內置隔膜泵在真空(-10-0 psi)和壓力(40-50 psi)之問切換,使溶液在濃縮膜上循環(huán)。同時加壓芯片和滲濾液體收集罐(15-20 psi) 以幫助強制滲透并加速該過程。提供四種不同濃度的 PES(聚醚砜)膜,截留分子量分別為 10kDa、 30 kDa、 50kDa和100kDa，以覆蓋各種蛋白尺寸。
  可重復使用性和高效能
PULSE TFF 的耗材可以多次重復使用，效能幾乎沒有損失。在標準離心過濾器的濃縮率呈指數(shù)衰減的情況下，PULSE TFF 的耗材能夠以穩(wěn)定的速度完成濃縮，只有在達到極高濃度時速度才會減慢。
 
即使在濃縮比截留分子量大 6 倍的蛋白質時，PULSE TFF 耗材的性能也優(yōu)于標準離心管數(shù)倍，在需要重新更換前能輕松濃縮 5-10 倍的溶液。  
注意：
*實驗使用的是 1mg/mL BSA (~66kDa)
**實驗使用的是 1mg/mL 細胞色素 c (~12kDa)