Kokie yra priešsrovės sistemos privalumai?

Aukštesnė atskyrimo efektyvumas priešsrovės sistemose

Kaip dinaminis skystis–skystis pasiskirstymas leidžia pasiekti aukštesnį teorinių pakopų skaičių

Priešsrovės sistemos veikia geriau atskiriant medžiagas, nes jos naudoja nuolatinį skystis–skystis pasiskirstymą, kuris sukuria kelis pusiausvyros etapus, veikiančius kaip teorinės plokštės. Tai, kas šias sistemas daro ypatingomis lyginant su tradicinėmis kietosios fazės metodikomis, yra tai, kad jose nenaudojami nejudantys atraminiai elementai. Tai reiškia, kad išvengiama problemų, susijusių su medžiagų neišvengiamu prilipimu prie paviršių arba mėginių praradimu procese. Vietoj to viskas atskiriamasi natūraliai, remiantis tik tuo, kaip skirtingos jungtys pasiskirsto tarp skysčių. Rezultatas? Galima atskirti labai panašias molekules, pvz., taksanus ar įvairias flavonoidų formas, kurias kitaip būtų sunku atskirti. Priešsrovės chromatografija (CCC) paprastai pasiekia apie 3000 teorinių plokščių – žymiai daugiau nei standartinė aukšto slėgio skysčių chromatografija (HPLC), kuri dažniausiai pasiekia tik apie 500 plokščių maksimumą. Kodėl tai taip svarbu? Todėl, kad kai fazės nuolat atnaujinamos ir medžiagų juostos išsisklaido mažiau, gaunamos daug aštresnės viršūnės ir grynesnės frakcijos. O tyrinėtojams, kurie stengiasi iš sudėtingų mišinių išskirti aktyviąsias medžiagas, tokia tikslumas tiesiog nepakeičiamas.

Bylos įrodymai: paclitakselio valymas naikant aukšto greičio CCC metodą viršija HPLC rezoliuciją ir atgavimą

Aukštojo greičio priešsrovės chromatografijos (HSCCC) metodas parodo aiškius privalumus, gryninant paclitakselį – nestabilų priešvėžinį junginį, kuriam reikia atidžiai parinkti izoliavimo sąlygas. Tyrimai rodo, kad naudojant HSCCC technikas galima išgauti apie 98 % nepažeisto paclitakselio, o tai viršija standartinius aukšto slėgio skystosios chromatografijos (HPLC) metodus, kuriuose išgaunama tik apie 82–85 %, nes junginiai dažnai prisilipsta prie silicio dioksido stulpelių ir ten suskyla. Skiriant paclitakselį nuo panašių medžiagų, tokių kaip bakatinas III ir 10-deacetilbakatinas III, HSCCC pasiekia maždaug 1,5 karto geresnę skiriamąją gebą. Tai vyksta daugiausia todėl, kad HSCCC veikia tirpalo fazėje, o ne remiasi paviršiaus sąveikomis. Kitas svarbus privalumas – tirpiklių sunaudojimas sumažėja apie 60 % lyginant su tradiciniais HPLC procesais, todėl visą operaciją darant žymiai ekonomiškesne. Laboratorijoms, kuriose dirbama su delikčiais gamtiniais produktais ir kur ypač svarbu išlaikyti jų struktūrą nepažeistą, šie rezultatai tikrai pabrėžia, kodėl HSCCC išsiskiria kaip pageidautinas pasirinkimas.

Biomolekulinės vientisumo išsaugojimas be kietųjų atramų

Kodėl priešsrovės skirstymas be atramų neleidžia denatūracijos ir adsorbcinės praradimo

Priešsrovės chromatografija išlaiko biomolekules nepažeistas, nes visiškai pašalina kietąsias fazės sąsajas. Būtent šios sąsajos dažniausiai sukelia problemas, tokias kaip denatūracija, agregacija ir molekulių prilipimas bei praradimas. Tradicinės metodikos remiasi medžiagomis, pvz., silicio dioksidu arba polimerinėmis dėžutėmis, kuriose yra hidrofobinių vietų, kurios iš tikrųjų sukelia molekulėms struktūrinį stresą. Tačiau naudojant skystosios fazės padalinimą baltymai, antikūnai ir peptidai visą procesą lieka tirpale. Pagal praeitais metais žurnale „Nature“ paskelbtus tyrimus, šis požiūris neleidžia neatsitvertinamam baltymų išsiskleidimui, kuris vyksta apie 38 % terapinių baltymų atvejų naudojant kietąsias fazes. Atliekamos medžiagos kiekio atgavimo rodikliai padidėja nuo 25 % iki 40 %, o svarbiausia – fermentai išlieka veiksmingi, o antikūnai išlaiko antigenų susiejimo gebėjimą. Šios technikos vertė ypač didelė dėl to, kad ji neveikia aukštu slėgiu, neturi porėtų medžiagų, kurios galėtų užsikimšti, ir visiškai neveikia šlyties jėgomis, kurios gali sunaikinti molekules. Tai ypač svarbu jautrioms biologinėms medžiagoms, pvz., monokloniniams antikūnams ir įvairiems peptidiniams hormonams, kurie labai blogai toleruoja agresyvų apdorojimą.

Stabilumas yra labai svarbus dirbant su šilumai jautriomis biomolekulėmis. Tik trumpalaikis sąlyčio su ~45 °C temperatūra poveikis gali sukelti rimtų problemų, pvz., neišvengiamą agregaciją stulpelyje vykstančiuose procesuose, kaip nurodyta praeitais metais „Journal of Bioprocessing“ žurnale paskelbtame tyrime. Todėl CCC technologija išsiskiria – ji veikia įprastomis kambario temperatūros ir slėgio sąlygomis. Dėl šių privalumų daugelis laboratorijų pradėjo keisti savo metodus į priešsrovės metodus, pvz., vakcinų antigenų valymui bei įvairioms regeneracinės medicinos taikymo sritims. Tai, kas čia tikrai svarbu, – ne tik tai, kiek medžiagos yra atgaunama, bet ir ar molekulės po apdorojimo išlieka funkcinės, nes būtent tai lemia viso proceso sėkmę ar nesėkmę.

Sumažintos eksploatacinės sąnaudos ir tirpiklių sunaudojimas

organinių tirpiklių naudojimo sumažėjimas 70 % palyginti su preparatyvine HPLC – poveikis E-koeficientui ir žaliai gamybai

Priešsrovės chromatografija sumažina organinių tirpiklių sunaudojimą apie 70 % lyginant su tradicinėmis paruošiamosiomis HPLC metodikomis. Tai reiškia tikrus pinigų taupymus ne tik tirpiklių pirkime, bet ir visame papildiniame darbe, susijusiame su jų tvarkymu bei pavojingų atliekų tvarkymu. Tirpiklių sunaudojimo sumažėjimas sumažina tai, ką chemikai vadinama aplinkos veiksniu (E Factor), iki maždaug 24 CCC procesams. Tai žymiai geriau nei įprastas 25–100 diapazonas, būdingas standartinėms paruošiamosioms HPLC technikoms. Mažesnis tirpiklių naudojimas turi ir kitų privalumų: tai padaro analizės ciklus greitesniais, mažina apkrovą įrangos sistemoms ir bendrai palengvina tas nepatogias valymo kliūtis, kurios sulėtina procesus. Pavyzdžiui, pramoninio masto augalinės kilmės medžiagų ekstrakcijoje tai, kas įprastai reikalautų 10 litrų tirpiklio paruošiamosios HPLC metodu, pagal kai kuriuos naujausius tyrimus, paskelbtus „Journal of Chromatography Comparative Analysis“, gali būti atlikta naudojant tik 3 litrus tirpiklio CCC metodu. Visi šie pagerinimai reiškia, kad CCC puikiai tinka didesniems mastams be pernelyg didelių sąnaudų ir tuo pat metu lieka aplinkai draugiška. Be to, pripažįstame, kad toks požiūris puikiai atitinka šiuolaikinius reguliavimo organų reikalavimus dėl žalių gamybos praktikos farmacijos ir mitybos papildomųjų medžiagų pramonėje.

Mastomasis biopurifikavimas su minimaliu metodų perderinimu

Priešsrovės sistemos padaro labai paprasta mastelį padidinti nuo mažų laboratorinių bandymų (pvz., 1 mL arba 10 mL mėginių) iki didelių pramoninių procesų (kartais net iki 1000 litrų), beveik nereikia pakartotinai derinti parametrų. Šis „stebuklas“ įvyksta todėl, kad šios sistemos remiasi pagrindine dalijimosi termodinamika, o ne tokiais veiksniais kaip kolonos forma, medžiagų supakavimo tankis ar srauto greičio poveikis masės pernašai. Praktikoje tai reiškia, kad tyrinėtojai gali naudoti tuos pačius tirpiklius ir srautų santykius nepriklausomai nuo to, ar dirba su mažais, ar su milžiniškais įrenginiais. Daugelis laboratorijų savo metodikas tiesiogiai perkelia iš 1 litro įrenginio į 1000 litrų įrenginį, visiškai nesikeičiant fazės santykiams, sukimosi greičiams ar tų gradientų profiliams, dėl kurių dažnai taip susijaudinama. Tokia nuoseklumas leidžia įmonėms sutaupyti apie pusę laiko, kuris paprastai būna skiriamas procesų patvirtinimui, ir išvengti brangios pakartotinės metodikos kūrimo etapų. Žmonėms, kurie gamina sudėtingus biologinius vaistus, vakcinas ar net augalinės kilmės vaistus, ši greito mastelio didinimo galimybė reiškia greitesnį produktų pristatymą pacientams ir rizikos sumažėjimą jų išvedant į rinką. Todėl priešsrovės chromatografija tapo itin svariu įrankiu visiems, kurie rimtai vertina šiuolaikines biopurifikacijos technologijas.