Многоколоночная противоточная очистка градиента растворителя

Для проверки этой статьи нужны дополнительные ссылки . Помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на надежные источники . Неподтвержденные материалы могут быть оспорены и удалены. Найти источники:  "Многоколоночная противоточная очистка растворителя в градиенте" – новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( сентябрь 2008 г. ) ( Узнайте, как и когда удалять это сообщение )

Многоколоночная противоточная очистка градиентом растворителя ( MCSGP ) — это форма хроматографии , которая используется для разделения или очистки биомолекул из сложных смесей. Она была разработана в Швейцарском федеральном технологическом институте Цюриха Ауманном и Морбиделли. ^[1] Процесс состоит из двух-шести хроматографических колонок, которые соединены друг с другом таким образом, что по мере прохождения смеси через колонки соединение очищается на несколько фракций.

Процесс MCSGP состоит из нескольких, по крайней мере двух, хроматографических колонок, которые переключаются в положение, противоположное направлению потока. Большинство колонок оснащены градиентным насосом для регулировки концентрации модификатора на входе колонки. Некоторые колонки подключены напрямую, так что потоки неочищенного продукта рециркулируются внутри. Другие колонки закорочены, так что они работают в режиме чистой партии. Система разделена на несколько секций, из которых каждая секция выполняет задачи, аналогичные задачам очистки партии. Эти задачи включают загрузку сырья, запуск градиентного элюирования, рециркуляцию слабо адсорбирующихся фракций участка, фракционирование очищенного продукта, рециркуляцию сильно адсорбирующихся фракций участка, очистку колонки от сильно адсорбирующихся примесей, очистку на месте и повторное уравновешивание колонки для начала следующего цикла очистки. Все упомянутые здесь задачи выполняются одновременно в одном блоке. Рециркуляция неочищенных побочных фракций выполняется в противоточном движении.

Биомолекулы часто очищают с помощью хроматографии с градиентом растворителя в пакетном режиме . Здесь применяются плавные линейные градиенты растворителя для тщательного управления разделением между желаемым компонентом и сотнями примесей. Желаемый продукт обычно является промежуточным между слабо и сильно поглощающими примесями. Для получения желаемого чистого продукта требуется центральный срез. Часто препаративные смолы имеют низкую эффективность из-за сильной осевой дисперсии и медленного массопереноса . Тогда очистка за один хроматографический этап невозможна. Потребуется противоточное движение, известное из процесса SMB . Для крупномасштабного производства и для очень ценных молекул необходимо применять противоточное движение твердых частиц для повышения эффективности разделения, выхода и производительности очистки. Процесс MCSGP объединяет обе технологии в одном процессе: принцип противоточного SMB и технологию пакетного градиента растворителя.

Прерывистый режим состоит из этапов уравновешивания, загрузки, промывки, очистки и регенерации. Прерывистый режим работы позволяет использовать преимущество градиентов растворителей, но он подразумевает высокий расход растворителя и низкую производительность по сравнению с непрерывными противоточными процессами. Установленным процессом такого рода является метод имитированного движущегося слоя (SMB), который требует этапов уравновешивания, промывки, регенерации, требующих растворителя, только один раз за операцию и имеет лучшее использование смолы. Однако основными недостатками SMB являются невозможность разделения смеси на три фракции и отсутствие применимости градиента растворителя. В случае антител современная технология основана на пакетной аффинной хроматографии (с белком A или белком G в качестве лигандов), которая способна селективно связывать молекулы антител. В целом, аффинные методы имеют преимущество очистки биомолекул с высоким выходом и чистотой, но недостатками, как правило, являются высокая стоимость неподвижной фазы, выщелачивание лиганда и сниженная очищаемость.

Процесс MCSGP может привести к чистоте и выходу, сопоставимым с очисткой с использованием белка A. Вторым примером применения прототипа MCSGP является разделение трех вариантов MAb с использованием препаративной слабой катионообменной смолы. Хотя промежуточно элюирующий вариант MAb может быть получен только с чистотой 80% при извлечении, близком к нулю, в периодическом хроматографическом процессе, процесс MCSGP может обеспечить чистоту 90% при выходе 93%. Численное сравнение процесса MCSGP с периодическим хроматографическим процессом и периодическим хроматографическим процессом, включающим идеальную рециркуляцию, было проведено с использованием промышленной очистки полипептида в качестве модельной системы. Оно показывает, что процесс MCSGP может увеличить производительность в 10 раз и снизить потребность в растворителе на 90%. ^[2]

Основными преимуществами хроматографии с градиентом растворителя являются высокие выходы даже для сложных разделений, меньший расход растворителя, более высокая производительность, использование противоточного движения твердого вещества, что увеличивает эффективность разделения. Процесс непрерывен. После достижения устойчивого состояния он обеспечивает непрерывно очищенный продукт постоянного качества и количества. Интегрирована автоматическая очистка на месте. Возможен чистый эмпирический дизайн рабочих условий из хроматограммы с одним градиентом растворителя.

Все хроматографические очистки и разделения, которые выполняются с помощью хроматографии с градиентом растворителя, могут быть выполнены с использованием MCSGP. Типичными примерами являются обращенно-фазовая очистка пептидов , гидрофобная хроматография для жирных кислот или, например, ионообменная хроматография белков или антител . Процесс может эффективно обогащать компоненты, которые были поданы только в небольших количествах. Непрерывный захват антител без аффинной хроматографии может быть реализован с помощью процесса MCSGP. ^[3]