Otimizando a filtragem 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 O TFF é usado 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 proporciona a capacidade de alterar a composição do tampão, mas esta técnica não consegue concentrar a entidade alvo.

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

“A pressão e o fluxo são os principais parâmetros a serem controlados e monitorados”, afirma Fredrik Lundström, gerente sênior de produtos da Cytiva. “É fortemente recomendado que a pressão seja monitorada em todos os três fluxos: alimentação, retentado e permeado.”

A área da membrana do filtro deve ser utilizada tão eficientemente quanto possível, e o processo otimizado para operar em um alto fluxo (fluxo de 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 a ponto de sujar a membrana”, diz Lundström.

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

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 do tampão e o tempo de filtração. Um tampão de diafiltração alimentado continuamente no 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 às quais 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. Nestas 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 a necessidade crescente 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 biorreator N-1, onde pode fornecer controles adicionais em comparação à 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 múltiplas vezes. “Neste caso, como o TFF de passagem única não requer operação em lote, gerou muito interesse na área de processamento contínuo”, diz Lundström.

Os sistemas TFF cíclicos duplos2, onde uma bomba peristáltica alimenta o fluxo através de duas membranas com tamanhos de poros de 200 e 30 nm, são considerados uma melhor opção 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 da 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 objetivo da operação unitária, como fator de concentração, troca de buffer, entidade alvo e composição líquida. Isso pode lhe dar uma indicação sobre qual tipo de dispositivo TFF e o tamanho dos poros da membrana você deve começar”, diz Lundström. “Então você pode começar a selecionar filtros diferentes.”