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Form der Chromatographie

Multikolumme Gegenstrom -Lösungsmittelgradientenreinigung (MCSGP) ist eine Form der Chromatographie, die zur Trennung oder Reinigung von Biomolekülen von komplexen Gemischen verwendet wird. Es wurde am Schweizer Federal Institute of Technology Zürich von Aumann und Morbidelli entwickelt. ^[Erste] Der Prozess besteht aus zwei bis sechs chromatographischen Säulen, die so miteinander verbunden sind, dass sich die Verbindung in mehreren Fraktionen durch die Säulen durch die Säulen bewegt.

Überblick [ bearbeiten ]

Der MCSGP -Prozess besteht aus mehreren, mindestens zwei chromatographischen Säulen, die in der Position der Flussrichtung entgegengesetzt sind (siehe Prozessanimation ). Die meisten Säulen sind mit einer Gradientenpumpe ausgestattet, um die Modifikatorkonzentration am Säuleneinlass einzustellen. Einige Spalten sind direkt angeschlossen, so dass nicht reine Produktströme intern recycelt werden. Andere Spalten sind kurzgeschaltet, so dass sie im reinen Batch -Modus arbeiten. Das System wird in mehrere Abschnitte aufgeteilt, aus denen jeder Abschnitt eine Aufgaben zu den Aufgaben einer Stapelreinigung ausführt. Diese Aufgaben beladen das Feed, führen die Gradientenelution, das Recycling schwach adsorbierender Standortfraktionen, die Fraktionierung des gereinigten Produkts, das Recycling stark adsorbierender Standortfraktionen, die Reinigung der Säule von stark adsorbierenden Verunreinigungen, Reinigen und Neuausgleich der Spalte um den nächsten Reinigungslauf zu starten. Alle hier genannten Aufgaben werden gleichzeitig in einer Einheit ausgeführt. Das Recycling von Nicht-Pure-Seitenfraktionen wird in der Gegenstrombewegung durchgeführt.

Vergleich mit anderen Reinigungsmethoden [ bearbeiten ]

Biomoleküle werden häufig durch Lösungsmittelgradienten -Chargenchromatographie gereinigt. Hier werden glatte lineare Lösungsmittelgradienten angewendet, um die Trennung zwischen der gewünschten Komponente und Hunderten von Unreinheiten sorgfältig zu behandeln. Das gewünschte Produkt ist normalerweise zwischen schwach und stark absorbierenden Unreinheiten. Ein Mittelschnitt ist erforderlich, um das gewünschte reine Produkt zu erhalten. Oft haben die präparativen Harze aufgrund starker axialer Dispersion und langsamer Massenübertragung eine geringe Effizienz. Dann ist eine Reinigung in einem chromatographischen Schritt nicht möglich. Gegenstrombewegung, wie aus dem SMB -Prozess bekannt, wäre erforderlich. Für groß angelegte Produktionen und für sehr wertvolle Moleküle müssen die solide Bewegung der Gegenstrom angewendet werden, um die Trennungseffizienz, den Ertrag und die Produktivität der Reinigung zu erhöhen. Der MCSGP -Prozess kombiniert beide Techniken in einem Prozess, das Gegenstrom -SMB -Prinzip und die Lösungsmittelgradienten -Batch -Technik.

Der diskontinuierliche Modus besteht aus Gleichgewichts-, Belastungs-, Wasch-, Reinigungs- und Regenerationsschritten. Die diskontinuierliche Betriebsart ermöglicht die Ausbeutung des Vorteils von Lösungsmittelgradienten, impliziert jedoch einen hohen Lösungsmittelverbrauch und niedrige Produktivitäten in Bezug auf kontinuierliche Gegenstromprozesse. Ein etablierter Prozess dieser Art ist die simulierte sich bewegende Betttechnik (SMB), bei der die lösungsmittelkonsumierenden Schritte der Gleichgewicht, Waschung, Regeneration nur einmal pro Betrieb erforderlich sind und eine bessere Harznutzung aufweisen. Wichtige Nachteile von SMB sind jedoch die Unfähigkeit, eine Mischung in drei Fraktionen zu trennen, und das Fehlen einer Anwendbarkeit von Lösungsmittelgradienten.
Bei Antikörpern basiert die hochmoderne Technik auf der Batch-Affinität-Chromatographie (mit Protein A oder Protein G als Liganden), die in der Lage ist, Antikörpermoleküle selektiv zu binden. Im Allgemeinen haben Affinitätstechniken den Vorteil, Biomoleküle mit hohen Ausbeuten und Reinheiten zu reinigen, aber die Nachteile sind im Allgemeinen die hohen stationären Phasenkosten, Ligandenauslaugung und reduzierte Reinigungsfähigkeit.

Der MCSGP-Prozess kann zu Reinheiten führen und vergleichbar mit denen der Reinigung unter Verwendung von Protein A. Das zweite Anwendungsbeispiel für den MCSGP-Prototyp ist die Trennung von drei mAb-Varianten unter Verwendung eines präparativen schwachen Kationen-Austauschharzes. Obwohl die mAb -Variante mit Zwischenmantel nur mit einer Reinheit von 80% bei Rückgewinnung von Null in einem stapelchromatographischen Prozess erhalten werden kann, kann der MCSGP -Prozess bei 93% Ertrag von 90% Reinheit liefern. Ein numerischer Vergleich des MCSGP -Prozesses mit dem stapelchromatographischen Prozess und ein stapelchromatographischer Prozess einschließlich des idealen Recyclings wurde unter Verwendung einer industriellen Polypeptidreinigung als Modellsystem durchgeführt. Es zeigt, dass der MCSGP -Prozess die Produktivität um den Faktor 10 erhöhen und den Lösungsmittelbedarf um 90%verringern kann. ^[2]

Die Hauptvorteile in Bezug auf die Lösungsmittelgradienten -Batch -Chromatographie sind hohe Ausbeuten auch für schwierige Trennungen, weniger Lösungsmittelverbrauch, höhere Produktivität und Verwendung der festen Feststoffbewegung, die die Trennungseffizienz erhöht. Der Prozess ist kontinuierlich. Sobald ein stationärer Zustand erreicht ist, liefert er kontinuierlich gereinigtes Produkt in konstanter Qualität und Menge. Die automatische Reinigung ist integriert. Ein reines empirisches Design der Betriebsbedingungen eines einzelnen Lösungsmittelgradienten -Batch -Chromatogramms ist möglich.

Anwendungen [ bearbeiten ]

Alle chromatographischen Reinigungen und Trennungen, die über Lösungsmittelgradientenchromatographie ausgeführt werden, können mit MCSGP durchgeführt werden. Typische Beispiele sind die umgekehrte Phasenreinigung von Peptiden, die hydrophobe Wechselwirkungschromatographie für Fettsäuren oder beispielsweise Ionenaustauschchromatographie von Proteinen oder Antikörpern. Der Prozess kann die Komponenten, die nur in geringen Mengen gefüttert wurden, effektiv bereichern. Mit dem MCSGP-Prozess können kontinuierliche Erfassungen von Antikörpern ohne Affinitätschromatographie realisiert werden. ^[3]

Verweise [ bearbeiten ]