Applications of Simulated Moving Bed chromatography for continuous purification of small and large molecules

Význam tématu

SMB chromatografie představuje vysoce efektivní způsob kontinuální separace binárních směsí. Díky inteligentnímu simulování pohybu chromatografické fáze umožňuje téměř plné využití kolonové náplně, vyšší produktivitu a nižší spotřebu elučního média ve srovnání s klasickými dávkovými postupy. Metoda nachází uplatnění v potravinářství, farmacii, biotechnologiích i výrobě jemných chemikálií.

Cíle a přehled studie

Cílem prezentované práce je ilustrovat univerzálnost modulárního systému AZURA SMB společnosti KNAUER pro purifikaci malých i velkých molekul. Ukázány jsou dva modelové příklady: kontinuální separace xylitolu z fermentačního média a kontinuální čištění protilátek pomocí multi-column capture procesu.

Použitá metodika a instrumentace

Pro separace byla využita metoda simulated moving bed chromatografie v osmikolónové konfiguraci rozdělené do čtyř zón. Eluentem byla voda, pro cukerné sloučeniny byly zvoleny polymerní Eurokat Ca kolony. Celý proces je řízen modulárním systémem KNAUER AZURA SMB vybaveným stejnosměrnými pumpami, ventily pro přepínání smyčky a softwarem PurityChrom MCC pro přepínání mezi klasickým SMB a multi-column capture procesem. Pro monitorování lze do sestavy integrovat detektory HPLC.

Hlavní výsledky a diskuse

• Separace xylitolu z hemicelulózového hydrolyzátu prokázala schopnost vyčistit 1,8 g xylitolu za hodinu s 99 procentní čistotou a plným výtěžkem.
• U imunoglobulinové frakce byl nasimulován proces multi-column capture, který kombinuje vazebnou, promývací, eluční a regenerační fázi. Výsledkem je úspora času, sorbentu i elučního média vůči dávkovým postupům.
Modularita systému umožňuje přizpůsobení počtu kolon jednotlivým fázím purifikace a rychlý přechod mezi otevřenou a uzavřenou smyčkou.

Přínosy a praktické využití metody

SMB chromatografie přináší vyšší kapacitu a produktivitu, menší spotřebu elučního činidla a sorbentu a možnost kontinuálního provozu. Je vhodná pro výrobní linky ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu, kde se vyžaduje vysoká čistota i výtěžnost, a pro biotechnologické aplikace v oblasti čištění bílkovin.

Budoucí trendy a možnosti využití

Dalším směrem vývoje je integrace pokročilých inline detekčních technik (UV, fluorescenční, hmotnostní spektrometrie), vyšší míra automatizace a škálování pro průmyslové aplikace. Rozšíření modulárního přístupu umožní kombinaci SMB s dalšími chromatografickými nebo netradičními separačními metodami.

Závěr

Simulovaná pohyblivá vrstva chromatografie ve spojení s modulárním systémem AZURA SMB představuje univerzální platformu pro kontinuální purifikaci malých i velkých molekul. Díky flexibilitě konfigurace a podpoře pokročilého software se výrazně zvyšují efektivita, kvalita a ekonomická návratnost procesů.

Reference

• KNAUER Application VFD0157 Purification of xylitol using AZURA SMB system