泵友圈
新闻详情

百士吉Quattroflow精准泵送技术

来源:泵友圈

应用背景


2003年,Marcel Raedts成立了PROXCYS公司。此后不到20年间,该公司生产了大量用于纯化各类生物制品(例如,血浆、细胞培养物或细菌发酵产品)的高性能低压径向流色谱(HP-RFC)柱和系统,成为了一家领先的国际供应商。



径向流动色谱和传统色谱柱略有不同。传统柱的流向是从顶部到底部,RFC分离原理与此相同,但柱型设计不同。RFC的流向不是从顶部到底部,而是从柱的外部到内部。PROXCYS把柱子放在了一边,缩小了产品的占地面积。


传统柱的市场份额虽大,但也存在一定弊端。HP-RFC技术问世近12年,常用于人血浆产品,尤其在细胞培养物/发酵-生物制药领域,新预填充的SUPR RFC柱越来越受欢迎。另外,在功能性食品市场,它经济高效的优势也逐渐为人所知。


项目挑战


色谱法


生物工艺中分离混合物中组分的标准纯化步骤。这项技术能从混合物的其他分子和杂质中分离出生物药物或靶分子,然后加以纯化。纯化在色谱柱中进行,常用工具是一个装满50-100μm的小色谱珠(也称为树脂或吸附剂,固定在柱中)的圆筒容器。纯化时,产品和杂质的混合物(称为移动相)会进入柱中,穿过树脂(固定相)。靶分子和色谱珠子之间发生选择性结合(吸附)后会分离出来,电导率、PH值、盐类型和其他运行条件都会影响这一过程。


传统方案的弊端


传统的色谱柱设计为“轴向”。在此步骤中,色谱介质填充在很平、很宽的饼样筒中,液流从顶部流向底部,或从底部流向顶部。如果我们的目的是提高色谱柱的生产能力(规模化),由于柱的高度增加后,系统内的背压也会增加,因此这套方案不太可行。


所以,要想提高生产能力,只能增大柱子的直径。这样一来,系统的柱床既短又宽,空间占用率高,整体重量偏重,导致持续制造高通量的填充床的难度增加。因此,在轴向色谱柱中,为了降低轴向柱的直径,填充床通常应高于规定高度,但这种方案的弊端是:流量降低,运行压力增加。


RFC


早在20世纪50年代,RFC就已经研制成功。它的流量较高,压降较低,系统重量和占地面积仅为轴向流动柱的四分之一。如前所述,与液流垂直流经色谱介质的轴向流动系统不同,RFC中的介质包裹在中间的柱子上,液流以正压水平流过。RFC能将轴向系统的卧式床折叠进垂直柱子,并将流向从垂直变更为水平。它继承了老式产品的纯化和分馏功能,但系统的占地面积更小,重量更轻。


因此,在HP-RFC色谱柱中,液流通过的管中填充了适用的色谱介质(通常是某些高价值树脂),性能出众。


泵式填充


合适的柱填料会直接影响色谱柱的性能,填充良好的柱能高效分离和捕获预期产品。因此,树脂填充得越好,分离效果就越好,目标蛋白的表达效果也会越好。不过,色谱柱实际填充起来并不容易。


如果传统柱的直径比床高出8至10英寸,填充难度就不小了。而HP-RFC可以轻松胜任30英寸以上高度差的填充任务,也就是说,床的高度可以降低(低压),柱的体积也可以放大。


此外,HP-RFC色谱柱始终采用泵式填充,这有利于系统自动化,只要有合适的设备,即使色谱柱格式特殊,填充起来也会十分轻松。


各种树脂珠子的特点也不同。有些树脂很脆,需要轻拿轻放,而有些则很硬,可以用力移动。但是,参数已知或者优化后,HP-RFC填充即可重复操作,方便可靠。


解决方案


向HP-RFC柱中填充树脂时,应选择合适的泵送技术。在过去的几十年,PROXCYS将Quattroflow™四柱塞隔膜泵技术运用至其专有的装柱系统中。


Quattroflow泵非常精确,调节比大,设计紧凑,可与小型系统轻松集成。泵送时不会产生泡沫,动作“迅速但柔和”,泵送剪切敏感的树脂珠子时不会损坏产品。能完全胜任柔和泵送产品的任务,虽然流速高,但很容易控制。


  • 可干转
  • 自吸
  • 低剪切
  • 线性调节
  • 设计紧凑
  • 出色的干/湿吸升性能

换言之,Quattroflow具备RFC柱填充所需的所有特点。


目前,Quattroflow泵有8种型号,分别为QF30、QF150、QF1200、QF2500、QF4400、QF5050、QF10K和QF20K,流速从0.017 L/min(0.004 gpm)到267 L/min(70.5 gpm)不等,PROXCYS兼容所有型号的泵。

应用效果


PROXCYS的技术销售工程师Groenewegen说:“Quattroflow全系列的泵我们都在用。实验室空间较为狭小,在这类区域中,我们在系统中集成了QF150泵,用以装柱;当场景从实验室搬到生产环境中后,我们就会使用QF1200和QF4400,它们更适合较大的系统;而当占地面积有限时,我们则会选择QF5050。我们在最大的系统中使用了QF20K,此外,新成员QF10K也很适合大柱子系统。

PROXCYS曾经测试过另一家供应商的泵,不过那种双隔膜泵没能达到要求。还没运行几分钟,树脂珠就卡在了泵膜之间,泵就停下来了。”

小结


近几年,生物工艺市场对配有可替换泵头的泵的需求量不断上升,Quattroflow生产的一次性泵受到市场青睐。

很多设备制造商都计划使用一次性接液泵腔,替代长久使用的不锈钢泵,不锈钢泵每次生产后都需要做清洁认证。

一次性泵腔的处理较为简便,无需清洁验证和灭菌,产品无交叉污染风险,可节省时间和费用。多个产品的设施是一次性泵的典型应用领域(如工艺开发、临床样品的生产、代工),有助于提高操作效率。


更多精彩内容,关注泵友圈微信号(ID:bengyouquan)

泵友圈2.png