در تولید با مقیاس بالا mRNA، یکی از مهمترین مراحل، تغلیظ و خالص سازی محصول(mRNA) پس از واکنش IVT است. روش Single-Pass TFF یا (SPTFF) به دلیل تواناییاش در تغلیظ سریع و پیوسته، امروزه بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بااینحال، این روش یک چالش اساسی دارد یعنی ایجاد گرفتگی (Fouling) و افزایش فشار، که سرعت فرایند را محدود میکند و باعث کاهش کیفیت و افزایش هزینهها میشود.
در مطالعهای که اخیراً انجام شد، برای اولینبار از فناوری Vibro-Membrane Filtration (VMF) در ترکیب با SPTFF استفاده شد؛ روشی که با ایجاد لرزشهای کنترلشده در ممبران، شدت پدیدهی تجمع مواد (Concentration Polarization) را کاهش میدهد و اجازه میدهد فرایند با سرعت بسیار بالاتری انجام شود.
نتایج نشان داد که VMF توانست فلاکس(میزان جریان عبوری از سطح فیلتر در بازه زمانی مشخص) پایدار را در مقایسه با دستگاههای معمولی تا سه برابر افزایش دهد. بهعنوان مثال، برای یک mRNA، فلاکس از حدود ۲۳ L/m²/h در حالت معمولی به بیش از ۷۰ L/m²/h در حالت لرزشی رسید. این افزایش چشمگیر باعث شد ضریب تغلیظ تکمرحلهای از مقدار بسیار محدود ۱.۴ برابر به بیش از ۲۰ برابر برسد؛ یعنی فرایند میتواند در یک گذر، mRNA را ۲۰ برابر تغلیظ کند.
از سوی دیگر، VMF کمک کرد تا گرفتگی ممبران تقریباً کاملاً برگشتپذیر باشد. آزمایشها نشان دادند که حتی زمانی که ممبران در حالت معمولی دچار افزایش شدید فشار شده بود، پس از شروع لرزش، فشار فوراً کاهش یافت و سیستم دوباره پایدار شد. این موضوع ثابت کرد که fouling ایجادشده عمدتاً سطحی است و به کمک لرزش از بین میرود.
برای ارزیابی عملکرد بلندمدت، سیستم به مدت ۲۴ ساعت با ضریب تغلیظ ۱۰ برابر کار کرد. فشار خروجی در این مدت کاملاً پایدار باقی ماند و مهمتر از آن، هیچگونه نشانهای از تخریب یا کاهش کیفیت mRNA مشاهده نشد. نتایج HPLC-SEC و TapeStation تأیید کردند که ساختار mRNA در طول فرایند کاملاً دستنخورده باقی میماند.
همچنین بررسیها نشان داد که استفاده از VMF باعث افزایش دفع پروتئینهای باقیمانده نیز میشود و این موضوع به بهبود بیشتر خلوص محصول کمک میکند. این ویژگی بهویژه برای کاربردهای درمانی mRNA بسیار ارزشمند است.
در مجموع، این مطالعه نشان میدهد که فناوری VMF میتواند SPTFF را به یک راهکار کارآمد، پایدار و مناسب برای تولید صنعتی mRNA تبدیل کند. با استفاده از کمتر از ۰.۱ مترمربع ممبران، میتوان بیش از ۱۰۰ لیتر IVT crude را در کمتر از یک روز پردازش کرد. این مزیتها، VMF را به گزینهای بسیار جذاب برای خطوط تولید مداوم و فشردهی mRNA در مقیاس صنعتی تبدیل میکند.
نویسنده: محمد امین جبل عاملی
مرجع
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.132179
شکل۱: نمایی از دستگاه VMF مدل Vibro-Lab 35 در حالت گردش کامل برای انجام آزمایشهای SPTFF و کاهش حجم خوراک.
شکل ۲: آزمایشهای جریان مرحلهای با mRNA-1 و mRNA-2 روی غشاهای پلیاتر سولفون با سطح ۳۵ سانتیمتر مربع در نرخ جریان خوراک (a) ۴ و (b) ۵ میلیلیتر در دقیقه. پانلهای ۱ بدون لرزش و پانلهای ۲ با لرزش نشان داده شدهاند.
