Cách chọn hệ thống lọc dòng tiếp tuyến thích hợp
TFF là lọc dòng tiếp tuyến, là một quá trình tách màng được điều khiển bằng áp suất theo kích thước phân tử. Với TFF, hỗn hợp mẫu không bị ép qua một con đường duy nhất để đi qua màng như lọc DC. Thay vào đó, chất lỏng lưu thông theo phương tiếp tuyến qua bề mặt của màng qua nhiều lần. Hành vi "quét" này do áp suất tác dụng làm giảm sự tích tụ của các mẫu ban đầu trên bề mặt màng. Các phân tử mục tiêu có trọng lượng phân tử lớn hơn khối lượng phân tử bị chặn bởi màng được giữ lại, nhưng các phân tử nhỏ và chất đệm sẽ đi qua màng. Lọc dòng tiếp tuyến là một phương pháp hiệu quả để cô đặc và khử muối từ 10ml đến hàng nghìn lít dung dịch mẫu. Nó có thể được sử dụng để tách các phân tử sinh học lớn khỏi các phân tử sinh học nhỏ, bắt giữ huyền phù tế bào, và làm rõ nước dùng lên men và dịch phân bào. TFF có thể được áp dụng cho một loạt các ứng dụng, bao gồm hóa học protein, sinh học phân tử, miễn dịch học, hóa sinh và vi sinh. Bài báo này sẽ tập trung vào nguyên lý, các thông số chính và ứng dụng của công nghệ lọc dòng tiếp tuyến.
Lọc thông thường có nghĩa là dưới tác động của áp suất, chất lỏng trực tiếp đi qua màng lọc và đi vào hạ lưu, trong khi các hạt hoặc phân tử lớn bị chặn ngược dòng hoặc bên trong màng, và các hạt hoặc phân tử nhỏ đi vào hạ lưu qua màng. Ở chế độ hoạt động này, hướng dòng chảy của chất lỏng vuông góc với bề mặt màng và đi vào hạ lưu nên còn được gọi là “lọc ngõ cụt”. Ứng dụng của lọc thông thường bao gồm lọc làm trong, lọc khử trùng và lọc loại bỏ vi rút, đây không phải là trọng tâm của bài báo này. Lọc dòng tiếp tuyến có nghĩa là hướng dòng chảy của chất lỏng song song với bề mặt màng. Dưới tác dụng của áp suất, chỉ một phần chất lỏng đi qua màng và đi vào hạ lưu. Chế độ hoạt động này còn được gọi là "lọc dòng chảy chéo". Do dòng tiếp tuyến liên tục "rửa" bề mặt của gói màng trong quá trình lọc, chế độ hoạt động này có thể làm giảm hiệu quả sự tích tụ của các hạt và phân tử lớn trên màng, điều này làm cho chế độ hoạt động này có những ưu điểm độc đáo trong nhiều ứng dụng.
Trong quá trình lọc theo dòng tiếp tuyến (còn được gọi là "dòng chảy chéo"), máy bơm đẩy chất lỏng qua bề mặt của màng lọc để rửa sạch các phân tử bị mắc kẹt, để giảm thiểu cặn trên bề mặt của màng lọc. Đồng thời, chất lưu tiếp tuyến cũng sẽ tạo ra áp suất vuông góc với màng lọc, đẩy các chất tan và các phân tử nhỏ qua màng lọc. Bằng cách này, quá trình lọc có thể được hoàn thành. Thử nghiệm mô phỏng tách cát và đá cuội bằng sàng lọc chia nhỏ rất hữu ích để hiểu cơ chế lọc dòng tiếp tuyến: lỗ sàng tượng trưng cho các lỗ rỗng trên màng lọc, trong khi cát và đá cuội tượng trưng cho các phân tử được tách ra. Trong quá trình lọc DC, hỗn hợp đá cuội cát bị buộc phải di chuyển về phía lỗ sàng và một lớp sỏi được hình thành trên bề mặt màn hình khi một số hạt cát nhỏ hơn rơi qua lỗ sàng, ngăn không cho cát trên cùng di chuyển về phía màn hình và đi qua lưới màn hình. Trong quá trình lọc DC, việc tăng áp suất chỉ có thể gây áp lực lên hỗn hợp, điều này không có lợi cho việc thúc đẩy quá trình phân tách; Ngược lại, trong chế độ lọc dòng tiếp tuyến, sự hình thành lớp giới hạn được ngăn chặn bằng cách tuần hoàn hỗn hợp, tương tự như rung động để loại bỏ các viên sỏi chặn lưới sàng, để cát ở trên cùng của hỗn hợp rơi xuống và lọt qua lưới sàng. Do đó, việc sử dụng lọc dòng tiếp tuyến để tách phân tử sinh học có hiệu suất cao hơn và nồng độ hoặc tốc độ lọc nhanh hơn.
