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直接碾压——径向层析工艺与传统轴向工艺对标数据公布

更新时间:2023-06-20      点击次数:746

 

01
什么是径向层析技术?


 

传统的轴向流层析技术中,其流体在柱内从一端流向另一端,通常是柱上端往下端流动,液流方向沿着中轴重力方向向下流动。

而径向层析技术不同于传统的轴向流层析技术,径向流色谱柱流动相携带样品沿径向迁移。径向层析柱设计成了套筒状,即填料形状不是传统的柱状,而是类似于甜甜圈的形状,层析柱包含内外表面,中间通道装载填料。

通常,径向层系中流动相从柱顶部进入,后通过管路分散至外挡板,后垂直与中轴径向往内挡板流动,填料即装载与内外挡板之间,如下图所示:

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为了保持柱高及线流速不变,实现严谨的纯化⼯艺放⼤,结合径向及传统轴向柱的特点设计的Wedge柱应运而生。轻松实现从实验室规模的轴向柱到大规模的径向柱的线性放大。

另外,Wedge 柱实现了传统轴向层析⼯艺到径向⼯艺的桥接,免除了那些⼩试或中试使⽤传统轴向层析工艺⽽中试或⽣产想要使用径向层析工艺客户的后顾之忧。

Wedge柱为更大规模径向层析柱的缩⼩模型,类似于切蛋糕,⼤型径向层析柱为蛋糕,Wedge柱为切下来的⼀⼩块。如下图所示:

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02
径向层析工艺与传统轴向工艺的对标数据




1)Superflo径向层析柱与传统轴向柱的层析效率比对

目前生物制品蛋白原液的工艺开发及生产中的层析柱柱高通常高于10cm, 个别友商甚至高达30cm, 同时填料常用琼脂糖等软胶填料,当层析设置较高线性流速、较短保留时间时通常会产生较高的系统反压,尤其是满载上样或者发酵上清性状不佳时更甚,容易超出一般软胶耐受压力0.3Mpa, 导致层析缓慢、效率低下。

superflo径向层析柱的设计有效避免了过高的系统反压,可以大幅缩短保留时间、提升层析效率,现将径向柱与传统轴向柱进行性能比对。

实验材料如下所示:

 

 

本实验中使用同一种填料装填的不同层析柱,保持两种柱子体积流速及保留时间一致,使用超纯水为流动相,测试其在不同运行流速下的压力情况,从而反应运行效率。

测试结果如下:

 

目前层析工艺中所使用的保留时间通常介于5-10min, 本次实验考察了2.2-50min保留时间内径向和轴向层析工艺的运行效果,表中可见,轴向工艺随着保留时间的缩短压力上升显著高于径向工艺,保留时间2.2min时轴向工艺已经超过了一般软胶的耐受压力0.3Mpa, 而径向工艺仍然处于很低的反压水平。

 



2)Wedge层析柱与传统轴向柱的层析效率比对

Wedge柱为superflo径向柱的缩小模型,通常用于工艺开发中,最小规格柱体积为5ml, 本次对比测试采用20ml wedge柱进行。

实验材料如下所示:

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本实验中使用同一种填料装填的不同层析柱,保持两种柱子线性流速及保留时间一致,使用超纯水为流动相,测试其在不同运行流速下的压力情况,从而反应运行效率。

测试结果如下:

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目前层析工艺中所使用的保留时间通常介于5-10min, 本次实验考察了2-50min保留时间内wedge柱和传统轴向层析工艺的运行效果。

图中可见,轴向工艺随着保留时间的缩短压力上升显著高于径向工艺,保留时间2min时轴向工艺反压0.26 Mpa已经逼近了一般软胶的耐受压力0.3Mpa

值得注意的是本次使用纯水作为流动相,实际研发及生产中上样样品为高浓度发酵上清,样品性状、流动性等远远低于纯水,上样后头部柱料高密度富集样品,会造成更高的反压。

另外,本次实验使用聚合物硬胶填料进行测试,其压力表现本来就显著优*于软胶填料,而目前研发及生产中软胶市场仍然占据主导地位,可以预见,在工业客户软胶层析的使用场景中,wedge柱径向工艺会展现出比本次硬胶填料测试更强劲的性能。

本次测试保留时间2min时wedge柱径向工艺反压0.12Mpa,显著低于传统轴向柱反压,从而为更快的线性流速、更短的保留时间提供了高效率层析的数据支撑。

 

 

03
径向层析技术之核心优势


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径向层析的特点如下:

1)层析效率提高4倍以上

2)更好的柱效及分离趋势

3)防⽌浓度依赖聚集沉淀和蛋⽩降解,提高回收率

4)易于放⼤,放⼤后占地更小

5)服务24+FDA批准药物,经过市场验证


径向层析技术具有快速、高效的核心优势,对于进行中试及生产的客户可大幅节省时间成本。