ভ্যাকসিন ডাউনস্ট্রিম পিউরিফিকেশনে ট্যানজেনশিয়াল ফ্লো ফিল্টারেশন (TFF) এর প্রয়োগ

প্রচলিত পরিস্রাবণ পদ্ধতি, যেমন অবক্ষেপণ এবং সেন্ট্রিফিউগেশন, গাঁজন ঝোল থেকে অমেধ্যের একটি অংশ অপসারণ করতে সক্ষম। যাইহোক, এই কৌশলগুলি প্রায়শই সীমিত প্রক্রিয়াকরণ দক্ষতা, উচ্চ দূষণের ঝুঁকি এবং হ্রাসকৃত মাপযোগ্যতার কারণে ভোগে। এর উচ্চতর বিভাজন দক্ষতা এবং কম ঝিল্লি ফাউলিং বৈশিষ্ট্যের সাথে, স্পর্শক প্রবাহ পরিস্রাবণ (TFF) বায়োফার্মাসিউটিক্যাল শিল্পে একটি ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ প্রযুক্তি হয়ে উঠেছে।

মৃত-শেষ পরিস্রাবণের বিপরীতে, TFF প্রক্রিয়া তরলকে ঝিল্লি পৃষ্ঠের সমান্তরালে প্রবাহিত হতে দেয়, কার্যকরভাবে একটি স্থিতিশীল পরিস্রাবণ প্রবাহ বজায় রেখে ঝিল্লির ছিদ্র ব্লকেজকে কমিয়ে দেয়। ভ্যাকসিন তৈরিতে, TFF দক্ষতার সাথে কোষের ধ্বংসাবশেষ, অদ্রবণীয় অমেধ্য এবং অবশিষ্ট গাঁজন উপাদানগুলিকে কালচার ব্রোথ থেকে সরিয়ে দেয়, যার ফলে পণ্যের বিশুদ্ধতা এবং প্রক্রিয়ার ফলন উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত হয়।

এই গবেষণাটি ভ্যাকসিন ডাউনস্ট্রিম পরিশোধনের সময় স্পর্শক প্রবাহ পরিস্রাবণের প্রয়োগের তদন্ত করে, বিভিন্ন ঝিল্লি উপকরণ এবং ছিদ্রের আকারের পরিস্রাবণ কার্যক্ষমতা, ঝিল্লি ফাউলিং এবং চূড়ান্ত পণ্য বিশুদ্ধতার উপর বিশেষ জোর দিয়ে। পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখায় যে TFF পরিস্রাবণ দক্ষতা বৃদ্ধি করে, ঝিল্লির ফাউলিং হ্রাস করে এবং পণ্যের গুণমান উন্নত করে ভ্যাকসিন পরিশোধনে উল্লেখযোগ্য সুবিধা প্রদান করে। অধিকন্তু, ঝিল্লির ছিদ্রের আকারের অপ্টিমাইজেশন এবং পরিষ্কারের কৌশলগুলি দীর্ঘ-মেয়াদী অপারেশনাল কর্মক্ষমতা অর্জনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

পরীক্ষামূলক ডিজাইন

পরিস্রাবণ পরীক্ষাগুলি পলিসালফোন (পিএসএফ) এবং পলিথারসালফোন (পিইএস) ঝিল্লি ব্যবহার করে 0.1 μm, 0.2 μm এবং 0.5 μm ছিদ্রযুক্ত আকারের সাথে পরিচালিত হয়েছিল। স্ট্যান্ডার্ড Escherichia coli গাঁজন ঝোল মডেল ফিড সমাধান হিসাবে নির্বাচিত হয়েছিল।

অপারেটিং শর্তগুলি নিম্নরূপ বজায় রাখা হয়েছিল:

ফিড প্রবাহ হার: 500 মিলি/মিনিট

ট্রান্সমেমব্রেন প্রেসার (টিএমপি): 0.2 এমপিএ

পরিস্রাবণ সময়: 3 ঘন্টা

পরিস্রাবণের সময়, প্রবেশের হার, প্রবাহের হার এবং ঝিল্লি ফাউলিং নিয়মিত বিরতিতে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল। ঝিল্লি কর্মক্ষমতা নির্ধারিত পরিচ্ছন্নতার পদ্ধতির মাধ্যমে পুনরুদ্ধার করা হয়েছিল।

পারমিট নমুনাগুলি প্রতি 30 মিনিটে পারমিয়েশন কার্যকারিতা নির্ধারণের জন্য সংগ্রহ করা হয়েছিল, যখন ঝিল্লি পরিষ্কারের আগে এবং পরে পারমিয়েশন কর্মক্ষমতা তুলনা করে ঝিল্লি ফাউলিং মূল্যায়ন করা হয়েছিল। প্রবেশের একটি উল্লেখযোগ্য হ্রাস গুরুতর ঝিল্লি ফাউলিং নির্দেশ করে।

প্রতি 2 ঘন্টা পর, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড দ্রবণ ব্যবহার করে ঝিল্লি পরিষ্কার করা হয় এবং তারপরে ডিওনাইজড জল ধুয়ে ফেলা হয়। পরিষ্কার করার পরে ঝিল্লি ব্যাপ্তিযোগ্যতা পুনরুদ্ধার পরিষ্কারের কার্যকারিতার প্রাথমিক সূচক হিসাবে কাজ করে।

পরীক্ষামূলক ফলাফল

ঝিল্লি উপাদান এবং ছিদ্র আকার প্রভাব

পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখিয়েছে যে ঝিল্লির ছিদ্রের আকার 0.1 μm থেকে 0.5 μm পর্যন্ত বৃদ্ধি করা উল্লেখযোগ্যভাবে পারমিয়েশন কর্মক্ষমতাকে উন্নত করেছে।

PSF ঝিল্লির জন্য, পরিস্রাবণের হার 90.5% থেকে 95.0% পর্যন্ত বৃদ্ধি পেয়েছে, এর সাথে পরিস্রাবণ প্রবাহের হার বৃদ্ধি পেয়েছে। যাইহোক, মেমব্রেন ফাউলিং আরও স্পষ্ট হয়ে ওঠে, 0.1 μm এ 3.2% থেকে 0.5 μm এ 7.8% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়।

PES ঝিল্লির জন্য অনুরূপ প্রবণতা পরিলক্ষিত হয়েছিল, যখন ছিদ্রের আকার 0.5 μm ছিল তখন ঝিল্লি ফাউলিং 8.5% এ পৌঁছেছিল।

এই ফলাফলগুলি নির্দেশ করে যে যদিও বৃহত্তর ঝিল্লির ছিদ্রগুলি পারমিট ফ্লাক্স এবং সামগ্রিক পরিস্রাবণ দক্ষতা উন্নত করে, তারা ঝিল্লি ফাউলিংকেও ত্বরান্বিত করে। অতএব, ব্যবহারিক TFF অপারেশনগুলির জন্য পরিস্রাবণ কার্যক্ষমতা এবং ফাউলিং নিয়ন্ত্রণের মধ্যে একটি উপযুক্ত ভারসাম্য প্রয়োজন।

 

পরিস্রাবণ কর্মক্ষমতা উপর ঝিল্লি ছিদ্র আকারের প্রভাব

পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি প্রমাণ করেছে যে ঝিল্লির ছিদ্রের আকার ভেদন দক্ষতা এবং ঝিল্লি ফাউলিং উভয়ের উপর একটি উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে।

যদিও একটি ছোট ছিদ্র আকারের ঝিল্লি (0.1 μm) তুলনামূলকভাবে কম ফাউলিং মাত্রা বজায় রাখে, তাদের পারমিয়েশন কর্মক্ষমতা তুলনামূলকভাবে সীমিত ছিল। বিপরীতে, একটি বড় ছিদ্র আকারের ঝিল্লি (0.5 μm) যথেষ্ট পরিমাণে উচ্চতর প্রবেশের হার অর্জন করেছে কিন্তু যথেষ্ট পরিমাণে বেশি মেমব্রেন ফাউলিং প্রদর্শন করেছে।

থেকে ছিদ্র আকার বৃদ্ধি0.1 μm থেকে 0.5 μm, এর প্রবেশের হারপিএসএফ ঝিল্লিথেকে বেড়েছে90.5% থেকে 95.0%, যখন যেPES ঝিল্লিথেকে গোলাপ87.3% থেকে 94.1%.

যাইহোক, মেমব্রেন ফাউলিং একই সাথে বেড়েছে। পিএসএফ ঝিল্লির জন্য, ফাউলিং অনুপাত থেকে বেড়েছে3.2% থেকে 7.8%, যেখানে PES ঝিল্লি থেকে বৃদ্ধি দেখিয়েছে5.0% থেকে 8.5%.

ঝিল্লি উপাদান	ছিদ্রের আকার/μm	পরিস্রাবণ থ্রুপুট/%	পারমিট ফ্লাক্স/(লি/মিনিট)	মেমব্রেন ফাউলিং/%
পিএসএফ	0.1	90.5	5.1	3.2
	0.2	93.2	5.6	5.4
	0.5	95	6.2	7.8
পিইএস	0.1	87.3	4.8	5
	0.2	91.4	5.2	6.2
	0.5	94.1	6	8.5

এই ফলাফলগুলি ইঙ্গিত দেয় যে ঝিল্লির ছিদ্রের আকার বড় করা কার্যকরভাবে পরিস্রাবণ থ্রুপুট এবং পারমিট ফ্লাক্সকে উন্নত করে, তবে ঝিল্লি ফাউলিংকেও ত্বরান্বিত করে। অতএব, একটি উপযুক্ত ঝিল্লির ছিদ্রের আকার নির্বাচন করার জন্য দীর্ঘ-মেমব্রেন কার্যক্ষমতা এবং পরিষ্কারের প্রয়োজনীয়তার বিরুদ্ধে পরিস্রাবণ দক্ষতার ভারসাম্য প্রয়োজন।

 

 

ঝিল্লি পরিস্কার কর্মক্ষমতা

ঝিল্লি পরিষ্কারের পদ্ধতি অনুসরণ করে, উভয় ঝিল্লি উপকরণের কর্মক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে পুনরুদ্ধার করা হয়েছে।

ছিদ্রের আকার/μm	PSF পরিস্রাবণ থ্রুপুট/%	পিএসএফ মেমব্রেন ফাউলিং/%	PES পরিস্রাবণ থ্রুপুট/%	পিইএস মেমব্রেন ফাউলিং/%
0.1	90.5	3.2	87.3	5
0.2	93.2	5.4	91.4	6.2
0.5	95	7.8	94.1	8.5

জন্যপিএসএফ ঝিল্লি, থেকে পুনরুদ্ধার হার88.2%পরিষ্কার করার আগে92.5%পরিষ্কার করার পরে, যখন ঝিল্লি ফাউলিং স্তর থেকে হ্রাস পেয়েছে8.0%থেকে3.2%.

একইভাবে, দPES ঝিল্লিথেকে পারমিয়েশন বৃদ্ধি প্রদর্শিত84.1%থেকে87.3%, ঝিল্লি ফাউলিং থেকে হ্রাস সঙ্গে9.5%থেকে5.0%.

ছিদ্রের আকার/μm	থ্রুপুট/% পরিষ্কার করার আগে	থ্রুপুট পরিষ্কার করার পরে/%	পরিষ্কার করার আগে মেমব্রেন ফাউলিং/%	পরিষ্কার করার পরে ঝিল্লি ফাউলিং/%
পিএসএফ	88.2	92.5	8	3.2
পিইএস	84.1	87.3	9.5	5

এই ফলাফলগুলি দেখায় যে পর্যায়ক্রমিক ঝিল্লি পরিষ্কার করা কার্যকরভাবে ঝিল্লির ব্যাপ্তিযোগ্যতা পুনরুদ্ধার করতে পারে এবং যথেষ্ট পরিমাণে ফাউলিং হ্রাস করতে পারে। পরিষ্কার করার পরে, ঝিল্লি পরিস্রাবণ কার্যকারিতা প্রায় তার প্রাথমিক অপারেটিং স্তরে ফিরে আসে।

গবেষণাটি TFF ঝিল্লির চমৎকার পুনঃব্যবহারযোগ্যতাও নিশ্চিত করে, যা নির্মাতাদের ঝিল্লি প্রতিস্থাপনের ফ্রিকোয়েন্সি কমাতে, কম অপারেটিং খরচ এবং সামগ্রিক প্রক্রিয়া অর্থনীতির উন্নতি করতে দেয়।

 

 

আলোচনা

স্পর্শক প্রবাহ পরিস্রাবণ ফিড দ্রবণকে ঝিল্লি পৃষ্ঠের সমান্তরালে সরানোর অনুমতি দিয়ে একটি উচ্চ-শিয়ার প্রবাহ ক্ষেত্র তৈরি করে। এই ক্রসফ্লো মেকানিজম কার্যকরভাবে কণা জমা এবং ঝিল্লির ছিদ্র ব্লকেজকে কমিয়ে দেয়, যা সাধারণত প্রচলিত মৃত-শেষ পরিস্রাবণে দেখা যায় দ্রুত প্রবাহের হ্রাসকে অতিক্রম করে।

ফলস্বরূপ, TFF বর্ধিত অপারেটিং সময়কালে স্থিতিশীল পরিস্রাবণ কার্যক্ষমতা বজায় রাখে এবং ঝিল্লির পরিষেবা জীবন দীর্ঘায়িত করে। প্রযুক্তিটি উচ্চ-কোষ-ঘনত্বের সাসপেনশন এবং জৈবিক গাঁজন ব্রথ প্রক্রিয়াকরণের জন্য বিশেষভাবে সুবিধাজনক।

ঝিল্লি উপাদান নির্বাচন সামগ্রিক সিস্টেম কর্মক্ষমতা একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে.

সাধারণত ব্যবহৃত ঝিল্লি উপকরণ অন্তর্ভুক্ত:

• পলিসালফোন (PSF)- চমৎকার যান্ত্রিক শক্তি এবং রাসায়নিক স্থিতিশীলতা প্রদান করে, এটিকে জটিল গাঁজন প্রক্রিয়ার জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত করে তোলে।
• পলিথারসালফোন (PES)- উচ্চ ব্যাপ্তিযোগ্যতা প্রদান করে কিন্তু ঝিল্লি ফাউলিংয়ের জন্য তুলনামূলকভাবে বেশি সংবেদনশীল।
• পলিটেট্রাফ্লুরোইথিলিন (PTFE)- প্রক্রিয়াকরণ পরিবেশের চাহিদার জন্য অসামান্য রাসায়নিক এবং জারা প্রতিরোধের প্রদর্শন করে।

সাধারণ ঝিল্লি ছিদ্র আকার থেকে পরিসীমা0.1 μm থেকে 0.5 μm. ট্রান্সমেমব্রেন প্রেসার (টিএমপি) এবং ক্রসফ্লো বেগ উভয়কেই অপ্টিমাইজ করে, টিএফএফ সিস্টেম একই সাথে উচ্চ পরিস্রাবণ দক্ষতা বজায় রেখে লক্ষ্য পণ্য পুনরুদ্ধারকে সর্বাধিক করতে পারে।

পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি আরও প্রমাণ করেছে যে রাসায়নিক পরিষ্কারের সাথে মিলিত নিয়মিত ব্যাকফ্লাশিং এর চেয়ে বেশি পুনরুদ্ধার করে90%মূল ঝিল্লি প্রবাহের, দক্ষ পৃথকীকরণ, কম ফাউলিং, এবং ঝিল্লি পুনঃব্যবহারযোগ্যতার ক্ষেত্রে TFF-এর উল্লেখযোগ্য সুবিধাগুলি তুলে ধরে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি টিএফএফকে ভ্যাকসিন গাঁজন ব্রোথ পরিশোধনের জন্য একটি অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য প্রযুক্তি করে তোলে।

 

উপসংহার

পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখায় যে ঝিল্লির ছিদ্রের আকার স্পর্শক প্রবাহ পরিস্রাবণের সময় পারমিয়েশন কর্মক্ষমতা এবং ঝিল্লি ফাউলিংয়ের উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে।

একটি ছোট ছিদ্র আকারের (0.1 μm) ঝিল্লি কার্যকরভাবে ঝিল্লির ফাউলিং হ্রাস করে এবং স্থিতিশীল পরিস্রাবণ কার্যক্ষমতা বজায় রাখে, যদিও তাদের প্রবেশের হার তুলনামূলকভাবে কম ছিল। বিপরীতে, বৃহত্তর ছিদ্র আকারের ঝিল্লি (0.5 μm) উল্লেখযোগ্যভাবে পারমিয়েশন দক্ষতার উন্নতি করেছে কিন্তু এর ফলে মেমব্রেন ফাউলিং বৃদ্ধি পেয়েছে, যা পরিস্রাবণ থ্রুপুট এবং ঝিল্লির আয়ুষ্কালের মধ্যে ট্রেড বন্ধ-কে হাইলাইট করেছে।

ক্রমাগত পরিস্রাবণের সময়, প্রবেশের হার ধীরে ধীরে 90.5% থেকে 88.7% এ নেমে আসে। ঝিল্লি পরিষ্কারের পরে, ব্যাপ্তিযোগ্যতা 92.4% এ পুনরুদ্ধার করা হয়েছে, যা নির্দেশ করে যে ব্যাকফ্লাশিং এবং রাসায়নিক পরিষ্কারের সংমিশ্রণ কার্যকরভাবে জমা দূষিত পদার্থগুলিকে সরিয়ে দেয়, ঝিল্লির কার্যকারিতা পুনরুদ্ধার করে এবং ঝিল্লির পরিষেবা জীবনকে প্রসারিত করে।

আরও বিশ্লেষণ পরামর্শ দেয় যে ঝিল্লি পরিষ্কারের ব্যবধান এবং অপারেটিং চাপ অপ্টিমাইজ করা পণ্যের গুণমান বজায় রেখে পরিস্রাবণ প্রবাহকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করতে পারে। উপযুক্ত অপারেটিং অবস্থা শুধুমাত্র বিচ্ছেদ দক্ষতা বাড়ায় না বরং শক্তি খরচ এবং ঝিল্লি ফাউলিংও কমায়।

সামগ্রিকভাবে, বায়োপ্রসেস অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে স্পর্শক প্রবাহ পরিস্রাবণের কার্যকারিতা যৌথভাবে ঝিল্লি বৈশিষ্ট্য এবং পরিষ্কারের কৌশল দ্বারা প্রভাবিত হয়। এই দুটি কারণের সমন্বিত অপ্টিমাইজেশন সিস্টেমের নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করার জন্য, প্রক্রিয়ার দক্ষতা সর্বাধিক করা এবং উৎপাদন খরচ কমানোর জন্য অপরিহার্য।

এই ফলাফলগুলি ভ্যাকসিন উত্পাদন এবং অন্যান্য বায়োফার্মাসিউটিক্যাল উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির জন্য একটি দক্ষ এবং স্কেলেবল ডাউনস্ট্রিম পরিশোধন প্রযুক্তি হিসাবে TFF এর প্রয়োগকে আরও সমর্থন করে।