Tegengestelde-stroomsystemen werken beter bij het scheiden van stoffen, omdat ze een continue vloeistof-vloeistofverdeling gebruiken, waardoor meerdere evenwichtsfases ontstaan die fungeren als theoretische platen. Wat deze systemen speciaal maakt ten opzichte van traditionele vaste-fasemethoden, is dat er geen stationaire dragers worden gebruikt. Dit betekent dat we geen problemen ondervinden met stoffen die onomkeerbaar aan oppervlakken blijven kleven of met verlies van monsters tijdens het proces. In plaats daarvan vindt de scheiding volledig natuurlijk plaats op basis van de manier waarop verschillende verbindingen zich tussen de vloeistoffen verdelen. Het resultaat? We kunnen zeer vergelijkbare moleculen onderscheiden, zoals taxanen of diverse flavonoïdevormen, die anders moeilijk van elkaar te onderscheiden zouden zijn. Contrastrommelscheiding (Counter Current Chromatography of CCC) bereikt doorgaans ongeveer 3000 theoretische platen, veel meer dan wat standaard HPLC meestal haalt — dit stopt meestal bij maximaal 500 platen. Waarom is dit zo belangrijk? Omdat wanneer de fasen voortdurend worden vernieuwd en er minder uitwaaiering van stofbanden optreedt, we veel scherpere pieken en zuiverdere fracties verkrijgen. En voor onderzoekers die actieve bestanddelen uit complexe mengsels willen isoleren, is dit soort precisie onverslaanbaar.
De methode van hogesnelheidscontra-stromende chromatografie (HSCCC) toont duidelijke voordelen bij de zuivering van paclitaxel, een onstabiele anticancerverbinding die zorgvuldige isolatie vereist. Onderzoek wijst uit dat via HSCCC-technieken ongeveer 98% van het intacte paclitaxel kan worden teruggewonnen, wat beter is dan standaard-HPLC-methoden, die slechts ongeveer 82 tot 85% bereiken, omdat de verbindingen neigen om aan silicacolommen te hechten en daar af te breken. Bij de scheiding van paclitaxel van vergelijkbare stoffen zoals baccatin III en 10-deacetylbaccatin III bereikt HSCCC ongeveer 1,5 keer betere resolutie. Dit komt voornamelijk doordat HSCCC in de oplossingsfase werkt, in plaats van te vertrouwen op oppervlakte-interacties. Een ander groot voordeel is dat het oplosmiddelgebruik met ongeveer 60% daalt ten opzichte van traditionele HPLC-processen, waardoor de gehele operatie veel kosteneffectiever wordt. Voor laboratoria die werken met delicate natuurlijke producten, waarbij het behoud van de structuur het belangrijkst is, onderstrepen deze resultaten duidelijk waarom HSCCC uitblinkt als de aangewezen keuze.
Contraststromchromatografie behoudt biomoleculen intact, omdat deze methode de vaste-fase-interfaces volledig elimineert. Deze interfaces zijn meestal de oorzaak van problemen zoals denaturatie, aggregatie en het vastlopen en verloren gaan van moleculen. Traditionele methoden maken gebruik van materialen zoals kiezelgel of polymeerharsen die hydrofobe gebieden bevatten, waardoor de structuren van de moleculen onder spanning komen te staan. Bij vloeistof-vloeistofverdeling blijven echter eiwitten, antilichamen en peptiden gedurende het gehele proces in oplossing. Volgens onderzoek dat vorig jaar in Nature werd gepubliceerd, voorkomt deze aanpak het probleem van onomkeerbare ontvouwing, dat bij ongeveer 38% van therapeutische eiwitten optreedt bij gebruik van vaste-fasemethoden. De terugwinningspercentages stijgen met 25% tot 40%, en belangrijker nog: enzymen blijven functioneren en antilichamen behouden hun vermogen om antigenen te binden. Wat deze techniek zo waardevol maakt, is dat er geen hoge druk doorheen loopt, geen poreuze materialen zijn die kunnen verstopt raken en zeker geen schuifkrachten optreden die moleculen beschadigen. Dit is van groot belang voor gevoelige biologica, zoals monoklonale antilichamen en diverse peptidehormonen, die zeer slecht tegen ruwe behandeling kunnen.
| Scheidingsmethode | Denaturatiegevaar | Adsorptieverlies | Structurele integriteit |
|---|---|---|---|
| Vast-fase | Hoge | 15–30% | Gecompromitteerd |
| Tegenstroom | Verwaarloosbaar | <5% | Bewaard |
Stabiliteit is van groot belang bij de verwerking van warmtegevoelige biomoleculen. Volgens onderzoek dat vorig jaar werd gepubliceerd in het Journal of Bioprocessing, kan reeds kortdurig contact met temperaturen rond de 45 graden Celsius ernstige problemen veroorzaken, zoals onomkeerbare aggregatie in kolombasede processen. Daarom onderscheidt CCC-technologie zich: deze werkt onder normale kamertemperatuur en -druk. Vanwege deze voordelen zijn talloze laboratoria begonnen met overstappen op tegenstroommethoden voor toepassingen zoals zuivering van vaccinantigenen en diverse regeneratieve geneesmiddelen. Wat hier echt telt, is niet alleen hoeveel materiaal wordt teruggewonnen, maar ook of de moleculen na de verwerking nog functioneel blijven — een bepalende factor voor het al dan niet slagen van de gehele operatie.
Contraststromchromatografie (CCC) vermindert het benodigde volume organische oplosmiddelen met ongeveer 70% vergeleken met traditionele preparatieve HPLC-methoden. Dit betekent werkelijke kostenbesparingen, niet alleen bij de aankoop van oplosmiddelen, maar ook bij al het extra werk dat gepaard gaat met het hanteren ervan en het afhandelen van gevaarlijk afval. Door het lagere oplosmiddelgebruik daalt wat chemici de milieufactor of E-factor noemen tot ongeveer 24 voor CCC-processen. Dat is aanzienlijk beter dan het gebruikelijke bereik van 25 tot 100 bij standaard preparatieve HPLC-technieken. Het gebruik van minder oplosmiddel biedt ook andere voordelen: analyses verlopen sneller, er wordt minder belasting gelegd op apparatuur en systemen, en lastige zuiveringsproblemen die het proces vertragen, worden over het algemeen verminderd. Neem als voorbeeld industriële botanische extractie op grote schaal: wat normaal gesproken 10 liter oplosmiddel vereist bij preparatieve HPLC, kan volgens recente tests in het Journal of Chromatography Comparative Analysis met CCC worden uitgevoerd met slechts 3 liter. Al deze verbeteringen betekenen dat CCC goed schaalt naar grotere productieomvang zonder buitensporige kosten te genereren, terwijl het tegelijkertijd milieuvriendelijk blijft. En laten we eerlijk zijn: dit soort aanpak past perfect bij de eisen die toezichthouders tegenwoordig stellen aan duurzame productiemethoden in de farmaceutische en nutraceutische industrie.
Tegengestelde stromingssystemen maken het opschalen van kleine laboratoriumtests (zoals die van 1 mL of 10 mL) tot grote industriële batches (soms zelfs tot 1.000 liter) vrij eenvoudig, met bijna geen behoefte aan herafstemming. De ‘magie’ zit hem in het feit dat deze systemen gebaseerd zijn op fundamentele partitie-thermodynamica, in plaats van op factoren zoals kolomvorm, pakdichtheid of stroomsnelheden die de massatransfer beïnvloeden. In de praktijk betekent dit dat onderzoekers dezelfde oplosmiddelen en stroomverhoudingen kunnen gebruiken, ongeacht of ze werken met zeer kleine of zeer grote apparatuur. Veel laboratoria passen hun methoden zelfs direct toe van een 1-literopstelling naar een 1.000-literopstelling, zonder wijzigingen aan fasenverhoudingen, rotatiesnelheden of die gradiëntprofielen waar iedereen zo veel aandacht aan besteedt. Deze consistentie bespaart bedrijven ongeveer de helft van de tijd die zij normaal gesproken zouden besteden aan procesvalidatie en voorkomt kostbare herontwikkelingsrondes. Voor professionals die complexe biologische geneesmiddelen, vaccins of zelfs op planten gebaseerde geneesmiddelen produceren, betekent deze snelle schaalbaarheid een snellere levering van producten aan patiënten én een verlaging van de risico’s bij het op de markt brengen. Daarom is chromatografie met tegengestelde stroming uitgegroeid tot een essentieel hulpmiddel voor iedereen die serieus is over moderne biopurificatietechnieken.
Tegenstroomchromatografie (CCC) is een vloeistof-vloeistof-scheidingstechniek zonder stationaire fase, waardoor problemen zoals onomkeerbare adsorptie en monsterverlies, die optreden bij methoden met vaste dragers, worden vermeden.
CCC bereikt tot 3000 theoretische platen, wat hoger is dan het gemiddelde van 500 platen bij standaard HPLC, wat resulteert in een hogere resolutie en zuiverdere scheidingen.
CCC gebruikt tot 70% minder organische oplosmiddelen dan preparatieve HPLC, waardoor de bedrijfskosten en het milieu-effect dalen door een verlaging van de E-factor.
CCC voorkomt denaturatie en adsorptieverlies doordat vaste dragers worden geëlimineerd, waardoor de integriteit van biomoleculen behouden blijft en de terugwinningspercentages verbeteren.
Ja, CCC kan worden geschaald van kleine laboratoriummonsters tot grote industriële batches met minimale heroptimalisatie, waardoor het ideaal is voor de productie van geneesmiddelen en vaccins.
EN
