Dimensionamiento de los sistemas de microfiltración y ultrafiltración para la producción de la Toxina Diftérica elaborada en el Instituto Nacional de Higiene “Rafael Rangel” / Microfiltration and ultrafiltration sistems dimension for using in Difteria Toxin production in the Instituto Nacional de Higiene "Rafael Rangel"

RESUMEN

Se evaluó el uso de la tecnología de Flujo de Filtración Tangencial (FFT), para obtener la toxina diftérica a partir de cultivos de la bacteria Corynebacterium diphtheriae, usando el proceso de Microfiltración (MF), para eliminar el paquete celular y posteriormente, a partir del filtrado obtenido, concentrar y diafiltrar la toxina diftérica usando el proceso de Ultrafiltración (UF). Se determinaron características de los filtros, condiciones de trabajo y dimensionamiento de los equipos a adquirir para la producción industrial de Toxina Diftérica. Se evaluaron el flujo, tiempo, rendimiento del proceso y las características del producto obtenido, utilizando cultivos con Toxina Diftérica en un equipo de filtración de laboratorio, diseñado para producir el efecto de FFT. Seseleccionó las membranas tipo cassettes, formato Médium Screen, porosidad 0,2 μm, como las adecuadas para el proceso de MF, ya que mostraron 100% de transmisión de la Toxina Diftérica, ausencia de restos celulares y flujo promedio de filtrado de 9.16 L/m2h. Así mismo, se seleccionaron las membranas tipo cassettes, formato Omega, porosidad 10 y 30 kDa, como las adecuadas para el proceso de UF, ya que mostraron 100% de recuperación de la toxina, ausencia de toxina en el filtrado y adecuados flujos de filtrado (97,5 y 125,9 L/m2h, respectivamente), Estos resultaron permitieron dimensionar, considerando las variables a utilizar en la producción industrial (Volumen 650 a 950 Litros, Tiempo de Procesos, 3 a 5 horas), el área de filtración de los equipos de MF y UF a adquirir, estimados en 20m2 y 5m2, respectivamente.

ABSTRACT

Tangential Flow Filtration (TFF) technology was evaluated to process diphtheria toxin which is produced by Cory ne - bacterium diphtheriae bacterium. Microfiltration (MF) is used to retain cells while allowing passage of the toxin to the filtrate stream. The filtrate is collected and further pro - cessed by Ultrafiltration (UF) to concentrate the toxin and to maximize the wash of small species by a Diafiltration step. Both, MF and UF processes were evaluated to specify the filters and corresponding critical process parameters to scale-up the application. As part of the evaluation, flow rate, processing time, yield and product attributes were characterized. The cell harvest containing the diphtheria toxin was processed using a laboratory scale TFF system designed to product the TFF effect. The evaluation demonstrated that a cassette in medium screen format and membrane with 0.2 μm pore is the right selection for the MF step. It showed 100% of toxin transmission without the presence of cellular debris and average process flux of 9.16 L/m2h. The UF step was conducted using the same laboratory equipment with cassettes in medium screen format with pores of 10 and 30 kD. It showed 100% retention of the toxin with a process flux of 97,5 and 125,9 L/m2h, respectively. These results were used to scale-up the application to process the industrial volume of 650 a 950 liters between 3 to 5 hours of processing time. Membrane area sizing of MF and UF to be acquired is estimated in 20 m2 and 5m2, respectively.