Anwendung der Chromatographietechnologie in der Synthetischen Biologie
In 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. Sie findet auch breite Anwendung im Bereich der Adsorption und Trennung.
1. Chromatographische Trenntechnologie:
Prinzip: Schnell handeln.
Eine Fluidphase (Gas, Flüssigkeit oder überkritisches Fluid) mit einer Probe strömt über die Oberfläche einer stationären Phase, die an einer Säule oder Platte befestigt und mit der Fluidphase nicht mischbar ist. Während des Trennprozesses werden die Probenkomponenten beim Durchlaufen der stationären Phase langsamer eluiert als die Komponenten mit schwächeren Wechselwirkungen. Aufgrund dieser unterschiedlichen Elutionsgeschwindigkeit bilden die gemischten Komponenten schließlich einzelne „Banden “oder „Zonen “. Die nacheinander eluierenden Komponenten können getrennt erfasst werden, wodurch die Trennung der Komponenten erreicht wird.
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Abbildung: Verarbeitung der chromatographischen Trennung und Position des Harzes 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 desselben Harzes, Ausgangsmaterials und derselben Adsorptionsfähigkeit kann eine längere Säule zu einer besseren Trenneffizienz und einer höheren Produktkonzentration führen.
Beispielsweise kann die Fructose- und Glucose-Chromatographieanlage von Sunresin mit einer kürzeren Säulenlänge von 20 cm eine Produktkonzentration von 80 g/L erreichen, während eine längere Säulenlänge von 100 cm die Produktkonzentration auf 100 g/L erhöhen kann.
Bei der Auswahl einer chromatographischen Säule für industrielle Anwendungen sollten Faktoren wie der Trennprozess, der Harzpartikeldurchmesser, der Betriebsdruck und andere Aspekte berücksichtigt werden.
3. Die Auswahl des Harzes für chromatographische Trennanlagen:
| Nummer | Typ | Anwendung |
|---|---|---|
| Monojet S1850 | Gel | Stärke, Zucker, Zuckeralkohol, Aminosäure |
| Monojet S2850 | Gel | Trennung Organische Säuren. |
| Monojet S3850 | Gel | Trennung verschiedener Aminosäuretypen. |
| Monojet S4850 | Gel | Trennung von Zucker und Säuren. |
Chromatographische Säulen verwenden üblicherweise keine Partikel einheitlicher Größe, da dies den Fließwiderstand, die Trenneffizienz und die Reproduzierbarkeit beeinträchtigen kann. Harze mit einheitlicher Partikelgröße bieten jedoch großes Potenzial für die Feintrennung. Aufgrund ihrer hohen Stabilität und mechanischen Festigkeit, die zu einer besseren Trenneffizienz und -stabilität führen, werden diese Harze häufig in chromatographischen Trennanlagen eingesetzt. Sie liefern im Vergleich zu Harzen mit uneinheitlicher Partikelgröße, genaueren und zuverlässigen Trennergebnissen.
4. SSMB-Anlagen für die kontinuierliche Chromatographie:
1) Funktionsprinzip:
Aufgrund der unterschiedlichen Kräfte zwischen den Substanzen und der stationären Phase (Packungsmaterial) fließen sie unter der Einwirkung des Eluenten (mobile Phase) der Reihe nach aus der chromatographischen Säule, wie im Diagramm dargestellt.
2) SSMB-Technologie:
Im simulierten Bewegtbett-System besteht die gesamte Adsorptionsbettschicht aus mehreren miteinander verbundenen Chromatographiesäulen. Die stationäre Phase in den Säulen unterliegt keiner Rückströmung, und die Säulen bewegen sich nicht mehr. Stattdessen wird die Rückströmung der stationären Phase durch Ventilschaltung simuliert. Die Ein- und Auslassöffnungen bewegen sich nacheinander in Strömungsrichtung der mobilen Phase und simulieren so effektiv die Rückströmung von stationärer und mobiler Phase, wodurch die Trennung erreicht wird.
3) Vorteile der Ausrüstung:
A. Hohe Trenngenauigkeit, wodurch hochreine Komponenten gewonnen werden können.
B. Es verbraucht keine Chemikalien, sondern nur Wasser und ist umweltfreundlicher.
C. Das System zeichnet sich durch gute Stabilität und einen hohen Automatisierungsgrad aus, was die Produktionseffizienz steigert.
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 Veredelung von chemisch synthetisierten Arzneimitteln und Biopharmazeutika.
e. Trennung chiraler Verbindungen.
F. Trennung und funktionelle Reinigung der Komponenten von Naturprodukten.
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