交替切向流过滤 （ATF） 是一种用于各种工业应用的过滤方法，用于从样品中纯化所需的颗粒。该技术是切向流过滤 （TFF） 的优化版本，因此首先了解这项原始技术非常有用。

什么是切向流过滤？

切向流过滤流路

切向流过滤 （TFF） 是一种广泛使用的分离方法，其中颗粒以切向（平行）方式流向过滤器，而不是直接通过膜。这种方法可以有效地将颗粒（渗透液）与其余液流（截留物）分离出来，而不会快速堵塞过滤器。这可以防止颗粒积聚，并有助于更彻底地从流体中去除渗透液。

切向流过滤的工作原理是什么？

TFF 的工作原理是在过滤器上施加压差，同时不断使样品流过过滤器。当颗粒通过过滤器时，渗透侧的正压会导致颗粒被拉过。另一方面，滞留物继续在系统中循环，直到所有渗透物都被去除。

什么是交替切向流过滤？

交替切向流过滤使用与 TFF 类似的技术。主要区别在于 ATF 是一种灌流工艺，旨在最大限度地减少过滤器结垢。 在 ATF 中，渗透液被去除到集合中，而隔膜泵在正压和真空之间交替，以使滞留物在膜上来回移动。截留物在每个循环之间返回生物反应器，与下一个待过滤的液体批次混合。ATF 非常适合在渗透液中收集所需的产品，因为截留物会不断被推回生物反应器中。 截留物的交替流动可清洁过滤器，使其能够比同等的 TFF 过滤器使用更长时间或更大批次。

切向流过滤中的过滤器表征

中空纤维膜和盒式膜是两种最常见的流动过滤膜。中空纤维膜是圆柱形的，膜作为纤维嵌入圆柱体中。流体通过圆柱体，在圆柱体的两端通过用于分离渗透液和截留物的端口。盒膜层堆叠并由筛网隔开。流体流过各层，渗透液从侧面去除，而截留物继续流动。

膜按其平均孔径分类。用于生物工艺的过滤器通常用于微滤或超滤。微滤膜具有直径大于 0.1 μm 的孔，通常用于从细胞中分离蛋白质和其他小分子（较大的细胞被丢弃在截留物中）。超滤膜的孔径小于 0.1 μm，通常用于浓缩蛋白质。在这种情况下，蛋白质位于截留物中，而水和各种小溶质则被丢弃在渗透液中。

切向流过滤相对于死端方法的优势

死端过滤将样品直接流过膜，通常会导致过滤器堵塞。TFF 的切向流可防止堵塞，并且比传统过滤方法更快、更高效。

在 TFF 中，含有所需产品的流可以循环利用，并根据需要多次循环通过系统，以完全分离渗透液和截留物。此过程也可用于清洁过滤器，方法是将纯缓冲液流过系统。

与死端过滤一样，膜孔的大小决定了哪些颗粒能够穿过膜。可以优化孔径，以分离渗透物或截留物中的所需颗粒。

使用切向流过滤的应用

• 当离心法不可用或不实用时，TFF 是收获细胞的便捷方法。微滤膜将保留整个细胞，同时允许选择性回收上清液。
• 细胞裂解后，TFF 可用于裂解物澄清，以去除未裂解细胞和膜碎片等碎片。这通常作为层析前的中间纯化步骤完成。
• 较小和较大的蛋白质可以使用超滤膜进行分离。蛋白质的大小必须足够不同，以便膜能够充分过滤成分。
• 虽然色谱通常需要稀释蛋白质样品，但最终产品可能需要更高的浓度。在这种情况下，超滤可以去除渗透物，同时将蛋白质保持在较高浓度。

质量流量用于交替和切向流过滤

流动空气的双向质量流量控制器可以在正压和真空之间交替，以与 ATF 设置中的隔膜泵配合使用。真空可用于将流体拉过过滤器以进行初始渗透液/截留物分离，并使用正压将截留物返回到反应器。