Anwendung der Chromatographietechnologie in der synthetischen Biologie

Im Bereich der synthetischen Biologie wird die chromatographische Trenntechnologie häufig zur Reinigung und Herstellung synthetischer Produkte sowie zur Isolierung von Metaboliten und zur Identifizierung der Struktur und Eigenschaften von Verbindungen und Biomolekülen eingesetzt. Es wird auch häufig im Bereich der Adsorption und Trennung eingesetzt.

1. Chromatographie-Trenntechnologie:

Prinzip: Schnell vorankommen.

Eine flüssige Phase (Gas, Flüssigkeit oder überkritisches Fluid), die eine Probe enthält, fließt über eine stationäre Phasenoberfläche, die an einer Säule oder Platte befestigt ist und mit der flüssigen Phase nicht mischbar ist. Während des Trennvorgangs, wenn die Probenkomponenten die stationäre Phase passieren, werden die Komponenten mit stärkeren Wechselwirkungen mit der stationären Phase langsamer mit dem Fluss der flüssigen Phase eluiert, während die Komponenten mit schwächeren Wechselwirkungen mit der stationären Phase schneller eluiert werden mit dem Fluss der flüssigen Phase. Aufgrund des Unterschieds in der Elutionsgeschwindigkeit bilden die gemischten Komponenten schließlich einzelne „Bänder“ oder „Zonen“ jeder einzelnen Komponente, und jede einzelne Komponentensubstanz, die nacheinander eluiert, kann separat gesammelt werden, wodurch erreicht wird Trennung der Komponenten.

Bild: Prozess der chromatographischen Trennung und Harzposition innerhalb der chromatographischen Säule

2. Der Einfluss der Säulenlänge auf Chromatographieanlagen:

In einer chromatographischen Trennanlage kann die Säulenlänge einen erheblichen Einfluss auf die Trennleistung haben. Bei Verwendung des gleichen Harzes, des gleichen Ausgangsmaterials und der gleichen Adsorptionsfähigkeit kann eine längere Säule zu einer besseren Trenneffizienz und einer höheren Produktkonzentration führen. 

Beispielsweise kann die Fructose- und Glucose-Chromatographieausrüstung von Sunresin eine Produktkonzentration von 80 g/L mit einer kürzeren Säulenlänge von 20 cm erreichen, während eine längere Säulenlänge von 100 cm die Produktkonzentration auf 100 g/L erhöhen kann.

Bei der Auswahl einer Chromatographiesäule für industrielle Anwendungen sollten Faktoren wie der Trennprozess, der Harzpartikeldurchmesser, der Betriebsdruck und andere Überlegungen berücksichtigt werden.

3. Die Auswahl des Harzes für chromatographische Trenngeräte:

Chromatographiesäulen verwenden typischerweise keine Partikel einheitlicher Größe, da dies den Strömungswiderstand, die Trenneffizienz und die Wiederholbarkeit beeinträchtigen kann. Allerdings haben Harze mit einheitlichen Partikeln ein großes Potenzial für eine hochgradige Feintrennung. Diese Harze werden aufgrund ihrer hohen Stabilität und mechanischen Festigkeit häufig in chromatographischen Trenngeräten verwendet, was zu einer besseren Trenneffizienz und Stabilität führt. Im Vergleich zu uneinheitlichen Partikelharzen können sie genauere und zuverlässigere Trennergebnisse liefern.

4. SSMB-Ausrüstung für kontinuierliche Chromatographie-Technologie:

1) Funktionsprinzip:

Aufgrund der unterschiedlichen Kräfte zwischen Substanzen und der stationären Phase (Packungsmaterial) fließen sie unter der Wirkung des Eluenten (mobile Phase) in der richtigen Reihenfolge aus der Chromatographiesäule, wie im Diagramm dargestellt.

2)SSMB-Technologie:

Im simulierten Bewegtbettsystem besteht die gesamte Adsorptionsbettschicht aus mehreren miteinander verbundenen chromatographischen Säulen. Die stationäre Phase in den Chromatographiesäulen erfährt keine Rückflussbewegung mehr und die Säulen selbst bewegen sich nicht mehr. Stattdessen wird die Rückbewegung der stationären Phase durch Ventilschaltung simuliert. Die Einlass- und Auslassöffnungen bewegen sich nacheinander entlang der Flussrichtung der mobilen Phase und simulieren so effektiv die umgekehrte Bewegung der stationären Phase und der mobilen Phase und erreichen so den Zweck der Trennung.

3)Vorteile der Ausrüstung:

A. Hohe Trenngenauigkeit, ermöglicht die Gewinnung hochreiner Komponenten.

B. Es verbraucht keine Chemikalien, nur Wasser und ist umweltfreundlicher.

C. Das System verfügt über eine gute Stabilität und einen hohen Automatisierungsgrad, wodurch die Produktionseffizienz verbessert wird.

4)Anwendungen der kontinuierlichen Durchflusschromatographie:

A. Trennung und Reinigung petrochemischer Produkte.

B. Trennung und Reinigung von Proteinen, Peptiden und Aminosäuren.

C. Trennung von Zuckeralkoholen.

D. Endreinigung und Verfeinerung chemischer Synthesearzneimittel und Biopharmazeutika.

e. Trennung chiraler Verbindungen.

F. Trennung und Reinigung der funktionellen Komponenten von Naturprodukten.