フラットシートカセットのクリーニング方法にはどのようなものがありますか？

バイオテクノロジー、医薬品製造、または生体分子 (タンパク質、抗体、細胞培養上清など) の濃縮、精製、分離に限外濾過を使用する分野で働いている場合は、おそらくフラット シート カセットを使用したことがあるでしょう。私は 10 年以上これらのサプライヤーを務めていますが、製品仕様よりもはるかに頻繁に受ける質問の 1 つは、「フラット シート カセットを掃除する正しい方法は何ですか?」です。古いラボマニュアルにあるような一般的なすすぎと拭き取りのハックはスキップしてください。掃除とは、単に見た目を美しくすることだけではありません。それは、濾過性能を適切に維持し、カセットの寿命を延ばし（長期的に多額の資金を節約できます）、バッチ間の相互汚染を回避することです。ここにいる方は、不適切なクリーニングがフラックス レートの低下、カセットの寿命の短縮、さらにはバッチの破損につながることをすでにご存じかと思います。これを段階的に説明しましょう。専門用語は使わず、カセットの詰まりについてパニックになったお客様に私が電話をかけてきたときに、私が率直に話します。

まず最初に、私たちが話している内容について同じ認識を持っていることを確認しましょう。フラット シート カセットは、タンジェンシャル フロー フィルトレーション (TFF) システムのバックボーンです。フラット シート カセットは、供給流を 2 つの流れ、つまり透過水 (膜を通過するもの) と保持水 (保持されるもの) に分割する薄い層状の膜ユニットです。特定のモデルをお探しの場合は、ここにすべてのモデルがあります。カセット-TFF-ろ過シリーズ、 含む接線流限外濾過カセット、100kd限外濾過カセット、 そして吊り下げスクリーン限外濾過カセット。さて、掃除の部分に移ります。使用後すぐにすすぐことから始めましょう。これは、雨の中を散歩した後に靴を脱ぐのと同じで、交渉の余地はありません。使用後 1 時間でも待つと、メンブレン上の残留物が乾燥し、固まった接着剤のように、乾燥したタンパク質や細胞の破片を取り除くのがはるかに困難になります。この最初のステップでは、実験室の準備や製造に使用するのと同じ種類の水、つまり水道水ではなく、濾過された脱イオン (DI) 水を使用する必要があります。なぜ？水道水にはミネラルと塩素が含まれており、残留した生体分子と反応して汚れを悪化させる可能性があります。ろ過実行中に使用したのと同じ流量でカセットに DI 水を流します。すぐに圧力を超高圧に上げないでください。ここでは低から中程度の圧力 (10 ～ 15 psi) が最適です。最初は透過水が曇っているのがわかります。完全に透明になり、残留物の流れが泡状でなくなるまで続けます。カセットに細胞ライセートや高密度タンパク質溶液などの高濃度のものが含まれている場合は、1 回ではなく 2 回の迅速な DI リンスが必要になる場合があります。この手順には 5 ～ 10 分かかりますが、汚れの定着を防ぐことが最も重要です。

次に、最初のすすぎでは落ちなかったタンパク質の蓄積など、軽度から中程度の汚れがある場合は、基本的な洗浄を行います。ここで最も頼りになるのは、濃度 0.1 ～ 0.5 M の希アルカリ溶液、通常は水酸化ナトリウム (NaOH) です。「NaOH は刺激が強いので、膜を損傷するのではないか?」と考えている方もいると思います。長時間放置しなければ、全く安全です。アルカリ溶液はタンパク質の結合を破壊し、有機残留物を溶解し、カセットに忍び込んだ微生物さえも殺します。プロのヒント: NaOH 溶液を流す前に、NaOH 溶液を 30 ～ 40°C (86 ～ 104°F) に温めます。熱によりアルカリ溶液の作用が速くなり、接触時間が短縮されます。適度な流量を保ちながら、カセットに 15 ～ 30 分間流します。ただし、溶液をカセット内で停滞させないでください。停滞したアルカリにより pH スパイクが発生し、時間の経過とともにメンブレンが摩耗する可能性があります。洗浄後、透過液の pH が中性になるまで、再度 DI 水で洗い流します (pH ストリップでテストします。簡単です)。残ったモノクローナル抗体や核酸など、汚れが非常に頑固な場合は、少量の界面活性剤 (0.1% Tween 20 など) を NaOH 溶液に追加できます。界面活性剤は、グリース用の食器用洗剤のようなもので、疎水性残留物を膜表面から取り除くのに役立ちます。ただし、その後は必ず界面活性剤を十分に洗い流してください。そうしないと、次回のろ過の流束速度が台無しになる可能性があります。

ここで、よりひどい汚れについて話しましょう。最初に最適な洗浄を行っても十分ではない場合があるからです。おそらく、不溶性の破片を多く含む細胞培養上清、または膜に接着する多糖類を高レベルで含むバッチを処理した可能性があります。このためには、より強力な化学洗浄が必要です。システム全体を実行している場合は、「消毒洗浄」または「CIP (定置洗浄)」ステップと呼ばれることもあります。ここでは酵素クリーナーをお勧めします。これは、頑固な有機残留物を除去する特別な酵素混合物だと考えてください。酵素クリーナーは、膜を損傷することなく特定の化合物をターゲットにするため、生物学的汚れに対して強酸よりもはるかに効果的です。一般的な研究用酵素だけでなく、限外濾過システム用に設計されたクリーナーを探してください。メーカーの指示に従いますが、一般的には、フラット シート構造の隅々まで確実に浸透するように、わずかに高い流量 (20 ～ 25 psi) で 35 ～ 45°C (95 ～ 113°F) で 30 ～ 60 分間運転します。酵素クリーナーが効果を発揮しない場合 (まれですが、バイオフィルムなどのひどい汚れの可能性があります)、希酸溶液 (たとえば 0.5 ～ 1 M のクエン酸) を使用できます。クエン酸は鉱床を溶解し、弱酸であるため塩酸ほど刺激がありません。再度、水を温め、15 ～ 20 分間流し、その後、透過液の pH が中性になるまで徹底的に洗い流します。ここでの注意: カセット内で酸性溶液とアルカリ性溶液を決して混ぜないでください。これら 2 つは激しく反応するため、カセット (そしておそらくあなたの 1 日) を台無しにする簡単な方法です。アルカリ洗浄と酸洗浄の両方を行う必要がある場合は、その間に脱イオン水でよくすすいでください。

待ってください、人々がもう 1 つ忘れていることがあります。それは、外側とガスケットの掃除です。内側の膜が主役ですが、層をシールする端やガスケットにも残留物が固まる可能性があります。カセットを分解する場合 (一部のフラット シート カセットは分解用に設計されており、他のカセットは使い捨てなので、必ずモデルを確認してください)、脱イオン水で湿らせた糸くずの出ない布でガスケットの表面を拭きます。ペーパータオルは使用しないでください。小さな繊維が残り、引っかかってしまいます。カセットのフレームの場合は、柔らかいブラシを使って乾いた残留物を優しくこすり落としてから洗い流してください。使い捨てカセットをお持ちの場合は、カセット限外濾過分解はしないので、使い終わったらすぐに徹底的なすすぎと化学洗浄を行うようにしてください。明日のために取っておく必要はありません。

では、何を避けるべきかについて話しましょう。多くの顧客がこうした間違いを犯し、必要以上に早く新しいカセットが必要になってしまうのを見てきました。まず、最初の簡単なすすぎ以外には水道水を使用しないでください。水道水のミネラルが膜に蓄積し、スケールの原因となる可能性があります。次に、メンブレンをこするのに強力な研磨剤やスチールウールを使用しないでください。表面を傷つけると小さな穴ができ、分画分子量 (MWCO) の性能が損なわれ、必要な分離が得られなくなります。第三に、洗浄液をカセット内に数時間または一晩放置しないでください。 NaOH のような「穏やかな」溶液でも、特に高温で放置しすぎると、膜の材料が分解される可能性があります。 4 番目に、クリーン後の検証をスキップしないでください。カセットをクリーニングするためにこれだけの作業を行い、実際に動作することを確認します。実際のバッチに使用する前に、DI 水の流束速度をテストします。カセットが新品のときの磁束率と比較してください。元の状態の 70% 未満である場合は、汚れがまだ残っていることを意味するため、次回の洗浄手順を調整する必要があります。

使い捨てカセットと再利用カセットについて簡単に説明します。これはバイオ製造業界で現在大きな話題になっているためです。使い捨てカセットは、異なる製品や細胞株間の相互汚染を避けるのに最適ですが、使用後はそのまま引き出しに放り込んでよいというわけではありません。使い捨てカセットであっても、メンブレンの乾燥を防ぐために使用後すぐにすすぐ必要があります。再利用可能なカセット100kd限外濾過カセット当社の製品は、適切に洗浄すれば最大 10 ～ 15 回使用できます。お客様が当社の洗浄プロトコルに従って T に従った場合、20 回使用できたことがあります。その代償として、再利用可能なものにはより多くの注意が必要ですが、複数のバッチを実行している場合はコストを大幅に節約できます。

スクロールして戻る必要がないように、簡単なステップバイステップのチートシートでこれを締めくくりましょう。 1. 使用直後: 浸透液が透明になるまで、10 ～ 15 psi の脱イオン水で 5 ～ 10 分間洗い流します。 2. 軽度の汚れ: 0.1 ～ 0.5 M NaOH、30 ～ 40°C、15 ～ 30 分間実行し、中性 pH になるまで洗い流します。 3. ひどい汚れ: 酵素クリーナーを 35 ～ 45°C で 30 ～ 60 分間実行するか、必要に応じて希クエン酸を使用して、徹底的にすすぎます。 4. ガスケット/フレームをきれいにします: シールには糸くずの出ない布、フレームには柔らかいブラシを使用します。繊維や傷はありません。 5. 検証: DI 水流束をテストして、元の流量の 70% を超えていることを確認します。

結局のところ、フラット シート カセットのクリーニングはロケット科学ではありません。重要なのは、一貫性を保ち、使用後あまり長く待たないようにすることです。どのカセットが自分の用途に適しているかをまだ考えていない場合、または当社の製品のより詳細な洗浄仕様が必要な場合は、吊り下げスクリーン限外濾過カセット、お気軽に当社チームまでご連絡ください。当社は、ろ過装置が耐久性を持ち、期待どおりに機能することを確認するために、各地の研究所や製造施設と協力しています。

参考文献

1. ジャンソン、JC (2011)。タンパク質精製: 原理、高分解能メソッド、およびアプリケーション (第 3 版)。ワイリー-VCH。
2. ポーター、MC (1972)。産業用膜技術ハンブック。ノイズ出版。
3. タンジェンシャル フロー フィルトレーション (TFF) 操作マニュアル。 （2020年）。サーモフィッシャーサイエンティフィック。