Cyclodextrin purification (Part 2): Method transfer and purification

Význam tématu

Cyclodextriny (CD) jsou cyklické oligosacharidy tvořené glukopyranózovými jednotkami, jež vytvářejí mikrokomorové struktury schopné vázat různé hostitelské molekuly. Díky tomu nacházejí uplatnění v dodávání léčiv, potravinářství či kosmetice. Zvýšení čistoty a objemu výroby větších CD (>10 jednotek) je klíčové pro nové aplikace, zejména v oblasti farmacie a průmyslové biotechnologie.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo přenést dříve vyvinutou analytickou metodu purifikace CD (application note VPH0066) na polopreparativní škálu a optimalizovat parametry pro oddělení pěti jednotlivých cyklodextrinů s cílovou čistotou blížící se 100 %. Studie demonstrovala lineární škálování z analytické na přípravnou kolonu za zachování separační účinnosti.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda byla založena na reverzní chromatografii s gradientním elucí methanolem:

• Kolona: C18H Eurospher II, 250×20 mm, 5 μm
• Mobilní fáze: 3 % methanol (0–40 min), 30 % methanol (40–55 min), návrat na 3 % (55–75 min)
• Průtok: 20 mL/min při pokojové teplotě
• Detekce: refrakční index (AZURA RID 2.1L HighFlow) bez rozdělení proudu
• Frakcionace: prahová funkce µRIU v softwaru PurityChrom

Použitá instrumentace

• AZURA P2.1L 100 mL SST pumpa s třísložkovým LPG modulem
• AZURA RID 2.1L HighFlow detektor refrakčního indexu
• Modul AZURA assistant s 12polohovým 1/8″ ventilem a 6polohovým 1/16″ injekčním ventilem
• P4.1S 50 mL SST dopravní pumpa
• Softwarové vybavení: PurityChrom basic, KNAUER Scale up converter

Hlavní výsledky a diskuse

Na preparativní koloně byla při objemu injekce 2 mL a koncentraci 100 mg/mL dosažena baseline separace pěti CD špiček. Analýza jednotlivých frakcí potvrdila čistotu ≈100 % bez detekce sousedních příměsí. Výsledky ukázaly, že je možné zvýšit objem vstupního náběhu bez výrazné ztráty čistoty. Refrakční detektor bez děliče proudu usnadnil práci při vysokém průtoku.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda poskytuje škálovatelný postup pro výrobu vysoce čistých cyklodextrinů v polopreparativním měřítku. Umožňuje rychlou optimalizaci zatížení a zkrácení doby analýzy díky vysokému průtoku a přímé detekci refrakčním indexem. Proto je vhodná pro farmaceutické a biotechnologické aplikace s požadavkem na vysokou čistotu hostitelských oligosacharidů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zkoumání dalšího zvýšení škály výroby až do průmyslového režimu.
• Integrace kontinuálních frakcionačních systémů a online detekce kvality.
• Vývoj modifikovaných fází pro selektivní purifikaci větších CD (>10 jednotek).
• Vyhodnocení využití v chiralitě a v klastrové analýze farmaceutických sloučenin.

Závěr

Lineární škálování analytické metody purifikace cyklodextrinů na polopreparativní úroveň umožnilo izolaci pěti jednotlivých CD s téměř 100 % čistotou. Systém AZURA RID 2.1L HighFlow pro přímou refrakční detekci při vysokém průtoku výrazně zjednodušuje proces a otevírá cestu k dalšímu zvýšení výrobního objemu.

Reference

• Martin Del Valle, E. M., Cyclodextrins and their uses: a review, Process Biochemistry, 39(9), 2004, s. 1033–1046.
• Sonnendecker, C. et al., Large‐Ring Cyclodextrins as Chiral Selectors for Enantiomeric Pharmaceuticals, Angew. Chem. Int. Ed., 2019, doi:10.1002/anie.201900911.