Хроматография как способ очистки биомолекул

Хроматография – это универсальный и популярный метод разделения смесей веществ и их анализа. Он применяется и для исследования свойств веществ. Основа данного метода – распределение продуктов между стационарной и динамической фазами. Причём в качестве первой может выступать как твёрдое вещество, так и жидкость на адсорбенте/неактивном носителе, а в качестве второй – жидкость или газ.

Михаил Семенович Цвет, русский ботаник, изобрел этот метод в 1900 году, когда разделил несколько растительных пигментов на колонке с CaCO₃. Термин «хроматография» был упомянут в первый раз в 1906 году в двух работах Цвета. Они были напечатаны в «Докладах Немецкого ботанического общества».

Метод отличается разнообразием видов анализа. Подробная классификация представлена в таблице ниже:

Метод, о котором мы говорим, используется как вспомогательный инструмент в разных областях науки и производства. В промышленности, связанной с добычей и переработкой нефти и газа, около 90% анализов выполняется на хроматографах. В лабораториях и на промышленных предприятиях органического синтеза с помощью хроматографии проводится мониторинг сырья и конечных продуктов по качеству. Например, газовая хроматография нашла большое применение в экологии (анализы на пестициды, гербициды, диоксины и т.п.), пищевой промышленности (анализ продуктов питания на пестициды, нитрозамины, микотоксины и другие вещества), фармацевтике (контроль биохимических маркеров, метаболитов и другие применения) и косметической промышленности, а также криминалистике (обнаружение наркотических и взрывчатых веществ). 

Остановимся подробнее на применении хроматографии в фармацевтической биотехнологии. Чаще всего для выделения вирусов, очистки вакцин и производства белков используют ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография).

Эта техника анализа смесей веществ позволяет 1) разделить, 2) идентифицировать и 3) определить количество каждого вещества в смеси. При этом сольвент подается с помощью насоса под давлением 50-350 бар. Жидкая фаза продавливается через колонку, наполненную твердым адсорбентом. Это может быть диоксид кремния (силикагель) или специальные ионообменные смолы. Размер гранул адсорбента обычно составляет от 2 до 50 мкм.

Каждый компонент смеси взаимодействует немного по-разному с адсорбентом, что в результате дает разные скорости прохождения веществ через колонку и позволяет собирать каждое вещество отдельно.

Системы хроматографии от Novasep. 

Prochrom^® HPLC (ВЭЖХ) – препаративные системы ВЭЖХ для промежуточной и конечной очистки активных фармацевтических субстанций и биомолекул. В основе данных систем лежит технология динамического осевого сжатия (DAC). Разработанная Novasep, эта технология основана на использовании поршня с гидравлическим приводом, обеспечивающего максимальную эффективность и симметрию пиков. В сочетании с запатентованными распределителями потока, технология DAC обеспечивает оптимальную производительность в течение длительного периода времени для колонн диаметром от 50 до 2000 мм.

Prochrom^® Varicol^® Multicolumn – это лабораторные, пилотные и промышленные многоколонные системы непрерывного процесса с несинхронным перемещением входной и выходной линий. Они являются хорошей альтернативой хроматографии с псевдодвижущимся слоем сорбента (SMB), т.к. последняя требует больших капитальных затрат и является дорогой в обслуживании. Количество колонок периодически изменяется в каждой зоне системы. Это обеспечивает более эффективное использование стационарной фазы и более высокую производительность по сравнению с традиционным SMB.

Varicol^®: до 30% более производительны, чем SMB:

Устойчивый непрерывный процесс         

• Одна длинная колонка заменяется 3–6 короткими колонками, соединенными в замкнутый контур
• Сбор только чистых фракций; смешанные фракции рециркулируют в системе

Экономически эффективный и высокопроизводительный        

• В 2–10 раз более производительный, чем классические процессы, такие как ВЭЖХ
• Самые низкие эксплуатационные расходы
• Оптимизированное использование стационарной фазы
• На 15–30% более продуктивны, чем SMB, при меньшем количестве колонок

Экологически чистый

• До 99,97% растворителя перерабатывается (рециркуляция сольвента как опция)

^Hipersep® – лабораторная или пилотная многоколонная система непрерывной хроматографии низкого давления. Особенность данной установки состоит в разделении одной колонки на несколько более коротких. Это позволяет перейти от пакетного (batch) процесса к непрерывной хроматографии – заполнять каждую колонку с адсорбентом одну за другой на 100%. Такое же количество адсорбента, помещенное в одну большую колонну, было бы заполнено лишь на 60%. Непрерывный процесс позволяет последовательно получать порции разделенных веществ, а затем промывать и регенерировать колонки так же одну за другой. 

К преимуществам данной системы относятся: