Filtración tangencial Resumen

Filtración tangencial

Resumen

Uno de los objetivos de este trabajo es mostrar todo el proceso que tomo para que la filtración tangencia se empleara como lo es actualmente, además de observar que debido a la implementación de esta, se ha podido dar soluciones a algunas problemáticas que se tenían y en las nuevas investigaciones  científicas como también ha sido de ayuda. Se muestra, los diferentes diseños y operaciones en los procesos de filtración tangencial, no tan solo se demuestra su teoría  sino que además las expresiones matemáticas se emplean. Finalmente, muestra un ejemplo de este proceso, que es una bebida que es muy común y conocemos, el vino, se redacta el proceso que este debe de llevar con la finalidad de obtenerlo.

Introducción al tema

La filtración tangencial es una técnica que está limitada en la separación de solutos, es por ello que limita su aplicación en el campo de la biotecnología principalmente a tres aplicaciones:

• la separación de mezclas de proteínas con células.
• la perfusión.
• la clarificación de proteínas o recuperación de células.

Las limitaciones que impiden su aplicación al fraccionamiento son diversas, tales como la concentración de polarización que reduce la selectividad, la colmatación de la membrana o las interacciones proteína-proteína. Retomándose a los años 90, fue cuando se realizaba un importante esfuerzo investigador que trata de eliminar estas limitaciones y conseguir usar la filtración tangencial para el fraccionamiento de solutos de tamaño molecular similar. Como resultado de ese esfuerzo es el desarrollo de una nueva técnica de filtración tangencial denominada filtración tangencial de alta resolución. Con esta técnica se puede definir como una operación unitaria bidimensional ya que explota tanto los mecanismos estéricos como las interacciones electroestáticas por medio de una adecuada selección del ambiente fisicoquímico. La filtración tangencial de alta resolución podría realizar de manera simultánea purificación, concentración e intercambio iónico, permitiendo que varias etapas de separación se combinen en una sola operación fácilmente escalable y con una reducción adicional del coste.

La filtración tangencial de alta resolución ha demostrado ser una técnica muy prometedora para llevar a cabo las separaciones necesarias en el campo de la biotecnología e industria farmacéutica. Esto se ha tenido como resultado la realización de un gran número de investigaciones con el objeto de poder comprender los distintos fenómenos involucrados en el proceso y desarrollar al máximo esta tecnología.

La gran mayoría de estos trabajos su objetivo central es en el estudio de la filtración de proteínas individuales (con el objeto de poder entender las interacciones proteína-membrana), la filtración de mezclas binarias y ternarias (para entender las interacciones proteína-proteína), y en el planteamiento de modelos que permitan predecir el desarrollo de un proceso de filtración, es decir, conocer la evolución del flujo de filtrado y de la transmisión de solutos.

Contexto o problemática que resuelve

Puede manejar una gran área superficial y filtrar volúmenes mayores sin que se esté obstruya el filtro. Es ideal para la separación a gran escala en el laboratorio tales como al realizar la recolección celular y el aislamiento de las proteínas de los sobrenadantes del cultivo  Algunas aplicaciones específicas son:

• Recuperación y purificación de anticuerpos, ADN plasmático o proteínas recombinantes
• Recolección de células.
• Preparación de muestras para cromatografía
• Concentración y desalación de proteínas y péptidos o ácidos nucleicos (ADN)
• Fraccionamiento de mezclas de proteínas diluidas
• Eliminación de endotoxinas del agua, soluciones amortiguadoras y soluciones de medios
• Clarificación de caldos de fermentación

Revisión de literatura

Algunos de los trabajos de en este campo, desde 1983 -2007 son:

Fané(1983) realizo un trabajo que se enfocaba en la ultrafiltración de BSA con membranas retentivas para varios pH (rango 2-10) y fuerzas iónicas. Para ello fue necesario el uso de membranas de poliestersulfona de 20 y 30 kDa. Los resultados mostraron que el flujo variaba con el pH, observándose un mínimo en el punto isoeléctrico de la proteína. La presencia de sales mejoraba el flujo a pH 5 y lo empeoraba en los extremos, lo que daba lugar a que el mínimo flujo obtenido se desplazase a pH 2 para una concentración de 0.2 M NaCl.

Van Den Berg y Hanemaaijer (1987) estudiaron la influencia del equilibrio monómero- dímero para la lacto globulina en el rechazo y en la presión osmótica. Para la realización de los experimentos de rechazo utilizaron membranas de 30 kDa. Los resultados mostraron que había un aumento del rechazo al aumentar la concentración de proteína, lo que se podía explicar por un aumento del grado de asociación pero no de manera exclusiva, ya que también otro factor era la adsorción de proteínas y el bloque de poros.

Clark. (1991) investigo los factores que influían en el flujo de filtrado y la adsorción durante la ultrafiltración de BSA. Para ello fue necesario la utilización de  membranas inorgánicas de tamaño de 40, 350 y 1000 Å. Los resultados de la investigación indicaban que el flujo de filtrado era función de la concentración, la presión transmembrana y la velocidad tangencial. Además,  para bajas concentraciones de proteína, el rechazo de la misma aumentaba cuando se disminuye el tamaño de poro y aumenta la velocidad tangencial. Sin embargo, la adsorción en el material de la membrana mostraba una clara dependencia con el pH, presentado un máximo en el punto isoeléctrico.

Grund. (1992) investigo en el efecto de la concentración de proteína, la presión transmembrana, el ambiente iónico y el tipo de membrana sobre la transmisión. Para ello usaron dos membranas de polisulfona con tamaño de corte de 30 kDa y 100 kDa correspondientemente. En ambos casos se percibió un aumento de la concentración que provocó una reducción en el flujo de filtrado (hasta del 43 % para la BSA-FAP al pasar de 2% w/v a 6.5 w/v). El aumento de la presión transmembrana condujo a un aumento no lineal del flujo de filtrado independientemente de cual fue se la concentración. Los resultados recomendaban  que la presencia de ácidos grasos promoviera la agregación de la BSA y afectaba a las interacciones con la membrana.