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分离纯化领域之大变革-径向层析的时代来临了

更新时间:2023-05-06      点击次数:456
NO.1 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。轴向与径向层析液流流路如下所示:

 

 
  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:

 

 
NO.2 径向层析技术有什么优势
 
  >>>>优势1:反压更低、保护填料,增加填料利用率
 
  分别使用2种填料以相同流速测试传统轴向工艺(Axial)和径向工艺(Radial)的系统反压, 对比列表如下:

 

 
  表中可见,相同流速径向工艺大幅降低系统反压,有效防止过高压力压碎填料,尤其是使用软胶工艺的产品,有效提升填料使用次数,提高使用率。
 
  >>>>优势2:更快,时间成本节省4倍以上
 
  下表为径向工艺和传统轴向工艺疏水层析柱分离蛋白比对

   Courtesy:University of Nebraska

 
  表中可见,传统轴向工艺层析时间是径向工艺的18倍。
 
  特别是在生物制品原液中试及生产领域,径向层析工艺能够大大缩短工艺时间,提升层析效率,降低时间成本。
 
  另外,径向层析柱能够有效降低平衡所需的缓冲液体积,节省试剂成本及平衡时间,对比数据如下:

 

 
  >>>>优势3:柱效更好、分辨率更高
 
  使用相同体积填料的径向柱及轴向柱分离相同的卵转铁蛋白与牛血清白蛋白的混合物,峰型及对比数据如下:

 

 
  图中可见,由于径向层析的结构设计,相比于传统轴向柱呈现出更好的柱效及分辨率,有利于难分离的蛋白质的分离纯化。对称性As对比数据如下:

 

 
  塔板数对比数据如下:

 

 
  图中可见,径向工艺装柱塔板数显著高于轴向柱,为更好的分离纯化效果提供了有利的支持。
 
  >>>>优势4:防止蛋白柱上降解及沉淀,提高收率
 
  层析工艺中样品通常富集在层析柱顶部,浓度呈现水滴状分布,靠近顶部出液口的填料负载较高的样品浓度,进而向周围扩散,层析柱底部浓度低,尤其是未满载上样时。
 
  对于某些疏水性较强样品,其稳定性受柱上富集样品浓度影响较大,较高的浓度通常导致柱上富集沉淀,进而收率降低。而Superflo柱(径向工艺)层析柱顶部出液口不只一处,而是若干出口均匀分布于上表面,产生均匀的顶部样品分布,另外径向工艺层析柱的上表面积显著大于下表面积,进一步降低了样品富集后的柱上浓度,更有利于样品稳定,产生高收率。
 
  另外,由于径向工艺快速的线性流速及更短的层析时间,降低了样品柱上降解的可能性,针对于易于降解的样品有利于快速收获后进一步防降解处理。
 
NO.3 径向层析技术之问
 
  01  径向层析柱如何实现反压更低、流速更快,层析时间节省?
 
  答:生物制品工艺中传统轴向柱的装柱高度在20cm左右,个别厂商甚至达到30cm,较高的装柱高度带来较大的反压,限制层析流速提升,层析时间较长,而Superflo柱(径向工艺)中试装柱高度低至5cm,生产级别高度低至10cm,另外填料上表面积大于下表面积,从而带来更低的反压及更高的层析效率。
 
  02  径向层析使用更大线性流速是否会降低样品载量及收率?
 
  答:径向色谱中高达0.5CV/min线性流速、保留时间低至2min依然保持90%以上的回收率,径向层析不会降低样品载量及收率,甚至客户还可进一步提升线性速度追求高效率。
 
  03  径向层析柱如何易于放大且放大后占地更小?
 
  答:Superflo柱(径向工艺)的放大依然遵循线性放大原则,床深不变,只需要增加纵向高度,放大后仍然是修长柱状,而非传统柱的矮胖状。
 
  04  径向层析柱如何实现无需拆卸即可进行填料安装和卸除?
 
  答:无需拆开柱子,只需要使用蠕动泵配合压力表填装填料浆液和拆除冲洗即可完成填料拆装。
 
NO.4 径向层析技术全工艺解决方案供应商
 
  广州市艾贝泰生物科技有限公司立足于生物工艺的优化、放大及生产,除了为国内客户提供高品质的Applikon生物反应器,还引进了产品,如Nova生化分析仪、Cytena克隆筛选单细胞打印机系统、Kaiser拉曼在线生物工艺分析仪、Flownamics在线取样器、Sepragen径向层析系统、Constant Systems高压细胞破碎仪等。为满足生物制药行业高速发展的需要,艾贝泰也专业研发和生产一次性使用的生物工艺设备和耗材。艾贝泰不断完善生物制药领域的产品线,为用户提供多方位的专业产品解决方案。