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Anwendung der Chromatographie-Technologie in der synthetischen Biologie

In der synthetischen Biologie wird die Chromatographie-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 vorankommen.

Eine flüssige Phase (Gas, Flüssigkeit oder überkritisches Fluid), die eine Probe enthält, fließt über die Oberfläche einer stationären Phase, die an einer Säule oder Platte befestigt ist und mit der flüssigen Phase nicht mischbar ist. Während des Trennprozesses werden die Probenkomponenten beim Durchgang durch die stationäre Phase langsamer mit dem Fluss der flüssigen Phase eluiert, während die Komponenten mit schwächeren Wechselwirkungen schneller mit dem Fluss der flüssigen Phase eluiert werden. Aufgrund der unterschiedlichen Elutionsgeschwindigkeit bilden die gemischten Komponenten schließlich einzelne „Bänder“ oder „Zonen“ für jede einzelne Komponente. Jede nacheinander eluierte Einzelkomponente kann separat gesammelt werden, wodurch die Trennung der Komponenten erreicht wird.

 

processing of chromatography separation and resin position inside the chromatographic column

Bild: Ablauf 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, Ausgangsmaterials und der gleichen Adsorptionsfähigkeit kann eine längere Säule zu einer besseren Trennleistung und höheren Produktkonzentration führen. 

 

chromatographic column

 

Beispielsweise kann die Fructose- und Glucose-Chromatographieausrüstung 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 Trennverfahren, Harzpartikeldurchmesser, Betriebsdruck und andere Aspekte berücksichtigt werden.

 

3. Die Auswahl des Harzes für chromatographische Trenngeräte:

Nummer Typ Anwendung
Monojet S1850 Gel Stärkezucker, Zuckeralkohol, Aminosäure
Monojet S2850 Gel Trennung organischer Säuren.
Monojet S3850 Gel Trennung mehrerer Aminosäuretypen.
Monojet S4850 Gel Trennung von Zucker/Säuren.

 

Chromatographische Säulen verwenden typischerweise keine gleichmäßig großen Partikel, da dies den Durchflusswiderstand, die Trennleistung und die Wiederholgenauigkeit beeinträchtigen kann. Harze mit gleichmäßigen Partikeln bieten jedoch großes Potenzial für hochfeine Trennungen. Diese Harze werden aufgrund ihrer hohen Stabilität und mechanischen Festigkeit, die zu einer besseren Trennleistung und Stabilität führt, häufig in chromatographischen Trenngeräten eingesetzt. Im Vergleich zu Harzen mit ungleichmäßigen Partikeln liefern sie genauere und zuverlässigere Trennergebnisse.

 

4. Ausrüstung für die kontinuierliche Chromatographie-Technologie von SSMB:

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 Chromatographiesäule, wie in der Abbildung dargestellt.

 

2)SSMB-Technologie:

Im simulierten Fließbettsystem besteht die gesamte Adsorptionsschicht aus mehreren miteinander verbundenen Chromatographiesäulen. Die stationäre Phase in den Chromatographiesäulen unterliegt keiner Rückwärtsbewegung mehr, und die Säulen selbst bewegen sich nicht mehr. Stattdessen wird die Rückwärtsbewegung der stationären Phase durch Ventilschaltung simuliert. Die Einlass- und Auslassöffnungen bewegen sich sequenziell entlang der Fließrichtung der mobilen Phase, wodurch die Rückwärtsbewegung der stationären und der mobilen Phase effektiv simuliert und 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 verfügt über eine gute Stabilität und einen hohen Automatisierungsgrad, was die Produktionseffizienz verbessert.

 

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 von chemisch synthetisierten Arzneimitteln und Biopharmazeutika.

e. Trennung chiraler Verbindungen.

f. Trennung und Reinigung der funktionellen Bestandteile von Naturprodukten.

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