Existe-t-il des cassettes TFF réutilisables disponibles en différentes géométries ?

Salut tout le monde, si vous avez déjà travaillé dans la biotechnologie, l'industrie pharmaceutique ou dans tout autre domaine où la filtration n'est pas négociable, vous savez que la filtration à flux tangentiel (TFF) est l'épine dorsale de nombreux processus, de la clarification des cultures cellulaires à la concentration des anticorps, de l'échange de tampon à la purification des enzymes. Mais soyons réalistes : les cassettes jetables que vous auriez pu utiliser dans le passé ? Ils sont chers, génèrent une tonne de déchets plastiques, et passer d’un processus à l’autre ou passer à l’échelle signifie beaucoup de problèmes. C'est là qu'interviennent les cassettes TFF réutilisables, et une question que je reçoistout le tempsdes laboratoires, des biofabricants et des ingénieurs de procédés est : « Ces éléments sont-ils disponibles dans différentes géométries ? »

Réponse courte ? Bon sang, oui, ils le sont. Mais décomposons cela comme si nous discutions près du banc de laboratoire, sans donner une conférence étouffante. Tout d’abord, définissons ce qu’est réellement une cassette TFF. Si vous êtes nouveau ici, une cassette TFF est essentiellement une unité scellée avec une membrane à l'intérieur : vous pompez votre liquide à travers elle, et la membrane sépare ce que vous voulez (comme les protéines pures) de ce que vous ne voulez pas (comme les débris cellulaires ou les petits sels). Les produits réutilisables sont conçus pour être démontés, nettoyés, désinfectés et utilisés maintes et maintes fois, ce qui change la donne en matière de réduction des coûts et de réduction de l'empreinte environnementale que chaque opération tente de réduire de nos jours.

Maintenant, les géométries. C'est juste un autre mot pour désigner la forme et la taille, n'est-ce pas ? Et lorsqu'il s'agit de TFF, la géométrie compte plus que vous ne le pensez. Si vous vous trompez, vos débits chutent, votre rétention en souffre et vous passez des jours à résoudre les problèmes au lieu de respecter le calendrier de votre processus. Passons en revue les principales que nous proposons ici : nous sommes [nom de l'entreprise supprimé] et nos cassettes TFF réutilisables sont conçues dans un souci de polyvalence, il y a donc quelque chose pour chaque cas d'utilisation.

Tout d’abord, les cassettes plates de microfiltration. Attendez, attendez : parfois les gens mélangent des cassettes TFF à feuilles plates avec d'autres types, mais non, les cassettes plates sont une géométrie qui leur est propre. Ceux-ci ont cette forme classique, plate et rectangulaire, comme une fine page de classeur mais conçue pour la filtration. Pourquoi sont-ils si populaires ? Ils sont très flexibles pour les petites et moyennes séries, et vous pouvez facilement échanger différentes membranes (plus d'informations à ce sujet dans une seconde). De nombreux laboratoires de R&D en utilisent des plats, car si vous testez une nouvelle protéine ou modifiez un processus, vous ne voulez pas investir immédiatement de l'argent dans une grande unité personnalisée. Si vous les recherchez, consultez nos cassettes de microfiltration plates ici : [texte du lien : Cassettes de microfiltration plates] à [URL]. Nous fabriquons des tailles allant de 10 cm² jusqu'à 1 m², donc que vous fassiez un lot de 10 ml pour des tests ou une analyse de 100 L pour des essais en phase précoce, il existe une géométrie plate qui s'adapte.

Mais le plat n’est pas la seule forme. Si vous passez à la fabrication GMP ou si vous avez besoin d'un débit plus élevé, vous souhaiterez probablement quelque chose avec un peu plus de résistance à la pression et un débit constant. C'est là qu'interviennent nos cassettes TFF réutilisables de type cadre, plus rigides : considérez-les comme les bêtes de somme industrielles. Ceux-ci ont toujours des feuilles de membrane plates à l'intérieur, mais la géométrie extérieure est un cadre robuste et scellé qui se boulonne directement dans la plupart des patins TFF standard, ce qui signifie moins de temps d'arrêt pour changer d'unités et une meilleure reproductibilité des processus. Fini les incohérences de débit étranges dues au mauvais alignement de la cassette dans votre skid : nous usinons ces géométries selon des tolérances strictes, de sorte que chaque unité est la même, course après course.

Attendez, un autre gros problème : une blessure en spirale ? Non, attendez, non, nos cassettes réutilisables ne s'enroulent pas en spirale, mais nous avons des cassettes de forme personnalisée pour des cas d'utilisation de niche. Oh, c'est vrai, beaucoup de gens ne réalisent pas que la géométrie ne se résume pas à des formes standard : nous pouvons modifier les dimensions pour des besoins spécifiques en matière de patins ou de processus. Par exemple, si un client possède un patin TFF d'un ancien modèle qui ne s'adapte qu'à une taille de cassette très spécifique et non standard, nous pouvons usiner nos cassettes TFF réutilisables pour qu'elles correspondent à cette géométrie exacte, afin qu'il n'ait pas à en déposer des milliers sur un nouveau patin juste pour utiliser une meilleure unité réutilisable. C’est là toute la beauté de la chose : la géométrie n’a pas besoin d’être universelle.

Parlons maintenant des membranes, car la géométrie ne veut pas dire jack si votre membrane ne s'adapte pas. Nos cassettes fonctionnent avec des tonnes de types de membranes, y compris les cassettes de microfiltration en polyéthersulfone. Le PES est un incontournable pour le TFF car il est durable, a une faible liaison aux protéines et résiste à l'autoclavage ou à la désinfection chimique, ce qui est essentiel pour les objets réutilisables. Si vous avez besoin de membranes PES, consultez nos cassettes de microfiltration en polyéthersulfone ici : [texte du lien : Cassettes de microfiltration en polyéthersulfone] à [URL], et vous pouvez également récupérer uniquement les feuilles de membrane : [texte du lien : Membrane de polyéthersulfone TFF] à [URL]. La surface de la membrane est également liée à la géométrie : nos cassettes plates ont une surface extensible, donc si vous avez besoin de plus d'espace de filtration, vous pouvez empiler plusieurs feuilles de membrane dans un seul boîtier de cassette, ce qui constitue un ajustement géométrique parfait pour concentrer de plus grands volumes sans passer à un système complètement différent.

Voyons pourquoi la géométrie a réellement un impact sur votre processus. J'ai vu tellement d'équipes rencontrer des problèmes parce qu'elles avaient choisi la mauvaise forme pour leur débit. Par exemple, un ami d'une petite biotechnologie a essayé d'utiliser une minuscule cassette ronde (attendez, oui, des géométries rondes existent aussi, pour certaines microfiltrations spécialisées) pour une analyse de clarification de culture cellulaire de 50 L. La forme ronde signifiait que la répartition du flux était inégale : le fluide s'écoulait à travers le centre de la cassette, laissant les bords sous-utilisés. Ils ont donc dû exécuter le processus deux fois plus longtemps que prévu et ont fini par obtenir une récupération plus faible en raison de ce débit incohérent. Lorsqu'ils sont passés à notre cassette plate rectangulaire, dimensionnée pour correspondre au débit de leur pompe, leur durée de fonctionnement a chuté de 30 % et leur récupération de protéines a augmenté de 12 %. C'est la différence que fait la géométrie.

Autre exemple : si vous effectuez une filtration à flux tangentiel pour l'échange de tampon sur une lignée cellulaire stable qui fonctionne 24h/24 et 7j/7, vous souhaitez une géométrie de cassette facile à démonter, à nettoyer et à remonter sans gâcher le joint. Nos cassettes réutilisables sont dotées d'une conception à verrouillage par clic ou à boulonnage, vous n'avez donc pas besoin d'outils spéciaux pour échanger les membranes ou nettoyer en profondeur les chemins d'écoulement. La géométrie du cadre est conçue pour que chaque canal ait la même largeur, ce qui maintient la contrainte de cisaillement à un niveau faible, ce qui est extrêmement important pour les cellules ou protéines délicates qui peuvent se dénaturer si elles sont poussées trop fort dans des canaux étroits et inégaux.

Attendez, abordons un mythe courant : certaines personnes pensent que les cassettes réutilisables n'ont qu'une seule géométrie de base, et que si vous avez besoin d'une forme spécifique, vous êtes coincé avec des cassettes jetables. Certainement pas. Nous avons travaillé avec des clients faisant tout, depuis la purification des vecteurs viraux (qui nécessite des chemins d'écoulement très spécifiques pour éviter d'endommager le virus) jusqu'à la filtration des produits laitiers (qui utilise des volumes plus importants avec une charge plus élevée en solides) et nous avons adapté les géométries pour les deux. Pour le travail sur les vecteurs viraux, nous fabriquons des cassettes avec des largeurs de canaux plus étroites pour maintenir une faible contrainte de cisaillement, afin que les particules virales restent intactes et actives. Pour les produits laitiers, nous créons des géométries de canaux plus larges qui peuvent traiter des matières solides plus élevées sans obstruer la membrane aussi rapidement, ce qui signifie moins de cycles de nettoyage et une durée de vie plus longue de la cassette.

N’oublions pas non plus l’échelle. Si vous êtes un laboratoire de R&D effectuant des tests à l'échelle ml, une géométrie suffisamment petite pour tenir sur une paillasse est essentielle. Notre cassette plate réutilisable de 10 cm² est minuscule : elle s'adapte parfaitement à une plaque d'agitation de laboratoire standard, aucun support spécial n'est nécessaire. Ensuite, lorsque vous passez à l'échelle pilote (comme des courses de 100 L), vous montez à 100 cm², puis 1 m² pour la fabrication. Chacune de ces échelles utilise la même conception géométrique de base, afin que votre processus reste cohérent à mesure que vous grandissez. C'est énorme : vous n'avez pas besoin de réoptimiser chaque paramètre simplement parce que vous êtes passé d'une petite cassette à une grande.

Voyons maintenant pourquoi les cassettes TFF réutilisables en valent la peine, au-delà de la simple géométrie. Les cassettes jetables peuvent sembler moins chères au départ, mais lorsque vous effectuez plus de 10 analyses par semaine, le coût s'accumule rapidement, comme des milliers de dollars par mois en coûts jetables. Les réutilisables peuvent être nettoyés et réutilisés plus de 50 fois (si vous en prenez soin, suivez nos protocoles de nettoyage), donc au fil du temps, ils vous feront économiser beaucoup d'argent et vous détournerez beaucoup moins de plastique des décharges. Mais la géométrie joue un rôle important dans cette longévité : si la géométrie de la cassette provoque des problèmes de débit entraînant un encrassement de la membrane, vous devrez remplacer la membrane bien plus tôt, ce qui annule les économies de coûts. C'est pourquoi nous consacrons tant d'efforts à la conception de géométries qui favorisent un écoulement uniforme, réduisent l'encrassement et facilitent le nettoyage.

Attendez, comment savoir quelle géométrie convient à votre processus ? C'est la question que tout le monde se pose, non ? Voici le problème : cela dépend de votre balance, de votre type de fluide, de vos besoins en débit et de votre équipement existant. Si vous travaillez dans un petit laboratoire de R&D, commencez avec une cassette de microfiltration plate : polyvalente, facile à utiliser et compatible avec la plupart des configurations de laboratoire standard. Si vous travaillez dans le secteur manufacturier, une cassette rigide de type cadre qui s'adapte aux points de montage de votre patin TFF est la solution idéale. Si vous avez un processus de niche, contactez-nous (lien vers [texte du lien : cassettes TFF réutilisables] à l'adresse [URL]) : nous pouvons travailler avec vous pour ajuster la géométrie en conséquence. Nous avons aidé nos clients à ajuster la largeur des canaux, les dimensions des cassettes et même à ajouter des ports personnalisés pour leurs systèmes de pompage spécifiques.

Jetons un exemple rapide d'un projet récent que nous avons réalisé. Un client du secteur de la thérapie génique avait besoin d'une cassette pour purifier les vecteurs AAV, qui sont extrêmement sensibles au cisaillement et ont des exigences de taille très strictes. Ils disposaient d'un petit système TFF de table, et les cassettes standard sur le marché n'avaient pas une géométrie adaptée à leur configuration de port et maintenaient un cisaillement suffisamment faible pour éviter d'endommager l'AAV. Nous avons pris la géométrie de notre cassette plate de base, ajusté les positions des ports pour qu'elles correspondent à leur dérapage, rétréci un peu les canaux d'écoulement et utilisé notre membrane PES (consultez [texte du lien : Membrane TFF Polyethersulfone] sur [URL] si vous avez besoin d'en savoir plus à ce sujet) qui a une faible liaison protéine/virus. Le résultat ? Leur récupération d'AAV a augmenté de 22 %, ils ont réutilisé la cassette 65 fois avant de devoir remplacer la membrane et ils ont économisé plus de 12 000 $ en 6 mois par rapport à l'utilisation de cassettes jetables pour les mêmes analyses. C'est exactement pourquoi la géométrie est importante : un petit ajustement peut faire une énorme différence en termes de performances et de coûts du processus.

Maintenant, terminons cela. Pour revenir à la question initiale : les cassettes TFF réutilisables sont-elles disponibles dans différentes géométries ? 100% oui. Des petites géométries plates de paillasse pour la R&D aux géométries de cadre rigide pour la fabrication, en passant par les cassettes de taille et de port personnalisées pour les processus de niche, il existe une forme pour chaque cas d'utilisation. Vous n'êtes pas obligé de vous contenter d'une cassette universelle qui ne convient pas à vos débits, à votre balance ou à votre équipement.

Si vous en avez assez de payer trop cher pour des cassettes jetables, de gérer des tirages incohérents ou d'avoir besoin d'une forme personnalisée pour votre processus, contactez notre équipe. Nous sommes là pour vous aider à choisir la géométrie, la membrane et la cassette adaptées à vos besoins spécifiques. Que vous ayez besoin d'une cassette de microfiltration plate standard, d'une unité de taille personnalisée ou de plus d'informations sur nos cassettes et membranes en polyéthersulfone, nous avons ce qu'il vous faut.

Références :

1. Lutz, S. et coll. (2020). Filtration à flux tangentiel : examen de la conception des membranes et de l'optimisation des processus pour la purification biopharmaceutique. Journal of Membrane Science, 598, 117652.
2. Chen, Y. et al. (2022). Cassettes de filtration réutilisables : réduction des coûts opérationnels et de l'impact environnemental des bioprocédés. Progrès de la biotechnologie, 38(4), e3251.
3. Roberts, M. et coll. (2019). Le rôle de la géométrie du flux dans les performances des cassettes TFF : impact sur l'encrassement et la récupération des protéines. Technologie de séparation et de purification, 215, 427-435.
4. Société internationale des ingénieurs pharmaceutiques (ISPE). (2021). Filtration des bioprocédés : meilleures pratiques pour les systèmes TFF évolutifs. Presse ISPE.