Мембрану пришлось заставить вибрировать Пару недель назад заседании мРНК-консорциума я задумался: обязательно ли так сильно полагаться на хроматографию после синтеза РНК? Концентрирование, замена буфера, часть предварительной очистки, вот какие из этих задач разумнее передать мембранам? И тут мне попалась новая работа в Journal of Membrane Science с интересным, хотя и не окончательным ответом. Сразу оговорюсь: авторы работали не с мРНК, а с siRNA — малыми интерферирующими РНК. И решали не задачу полной очистки, а задачу концентрирования. Но инженерная логика очень близкая. Некоторым подкожным препаратам siRNA нужна концентрация выше 200 мг/мл: объём инъекции мал, значит, действующего вещества в каждом миллилитре должно быть много. Обычная тангенциальная ультрафильтрация здесь начинает буксовать. По мере концентрирования молекулы скапливаются у поверхности мембраны, усиливается концентрационная поляризация, растёт загрязнение, а поток через мембрану падает. В коммерческих ультрафильтрационных модулях авторам прежде не удавалось существенно превысить концентрацию 100 мг/мл. Тогда исследователи объединили две идеи. Первая, они зарядили мембрану Мембрану модифицировали, чтобы её поверхность приобрела отрицательный заряд. siRNA тоже заряжена отрицательно. Возникающее электростатическое отталкивание уменьшает адсорбцию молекул на поверхности, снижает загрязнение мембраны и потери целевого продукта. В более ранней работе этой же группы заряженные мембраны уже позволили поднять предельную концентрацию siRNA с 52 до более чем 180 мг/мл. Вторая, заставили мембранный модуль вибрировать Вибрация усиливает перенос вещества у поверхности мембраны и уменьшает концентрационную поляризацию. Или короче, привет, трибология: Молекулам siRNA не дали спокойно расположиться у мембраны и перекрыть транспорт. Комбинация отрицательно заряженной поверхности и вибрации позволила получить концентрацию уже 230 мг/мл, а это самый высокий результат, показанный для концентрирования siRNA методом ультрафильтрации. Но самое интересное началось там, где система повела себя не по учебнику. Вибрация помогала не при любых условиях. В промежуточном диапазоне концентраций, примерно от 50 до 120 мг/мл, поток при вибрации оказался даже ниже, чем без неё. Одна из гипотез авторов заключается в том, что изменение ориентации молекул siRNA под действием сдвигового и вибрационного потока. То есть система меняет не только толщину пограничного слоя, но и пространственное поведение самих молекул. Хорошее напоминание инженеру: «Больше перемешивания» не всегда означает «лучше процесс». Иногда система воспринимает дополнительную энергию как помощь. А иногда — как предложение организовать ещё одну проблему. Значит ли это, что мембраны заменят хроматографию? Нет. Эта статья не показывает полную очистку мРНК или siRNA от всех критических примесей. Но она подтверждает более реалистичную идею: не обязательно противопоставлять мембраны и хроматографию — нужно правильно разделить между ними работу. Та же научная группа ранее показала, что вибрационная однопроходная тангенциальная фильтрация позволяет непрерывно концентрировать мРНК в течение 24 часов с десятикратным коэффициентом концентрирования без потери целостности молекулы. Но для меня главный вывод этой статьи шире самой siRNA. Производительность мембранного процесса определяется не только материалом мембраны. Не менее важны: — заряд поверхности; — конструкция модуля; — гидродинамика; — режим движения жидкости; — концентрация продукта; — взаимодействие молекулы с мембраной. Поэтому инженерному центру мало разработать новый полимер или одно удачное волокно. Нужны ещё модуль, оборудование, режим работы и весь технологический процесс. Иногда технологический прорыв заключается не в том, чтобы создать совершенно новую мембрану. Иногда достаточно правильно зарядить старую. А затем буквально …Как там у Бонда было…😎🍸 А на фото я с легендарным человеком - академиком РАН Денисом Логуновым! #мембраны #биоэкономика_изнутри