Eignung von Membran-Ionenaustauschern in der Verdrängungschromatographie am Beispiel der Trennung des Proteinmonomers und Proteinaggregaten von bovinem Gammaglobulin

Abstract

Immunglobuline werden zunehmend als Arzneimittel eingesetzt. Diese werden in biotechnologischen Verfahren herstellt. Dabei stellen Downstreamprozesse häufig eine zeitliche Begrenzung für den Gesamtprozess dar. Chromatographiemembranen können eingesetzt werden, um Aufreinigungsprozesse zu optimieren und zeitlich zu verkürzen. Durch die netzartige Struktur einer Membran sind die Bindungsstellen für große Moleküle besser zugänglich als bei partikulären Trägern. Außerdem erlauben Chromatographiemembranen höhere Fließgeschwindigkeiten, da innerhalb der Membran kaum Diffusion stattfindet. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, ob eine Verdrängung der Antikörpermonomere durch Aggregate an Membran-Ionenaustauschern stattfindet. Das Ziel war es, die Monomere von deren Aggregaten zu trennen und dabei möglichst hohe Monomeranteile zu erzeugen. Dies wurde anhand der Aufreinigung von bovinem Gammaglobulin bewerkstelligt. In den Hauptversuchen dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Membran-Kationaustauscher, ein partikulärer Kationaustauscher und ein Membran-Anionaustauscher eingesetzt. Die Säulen wurden im Frontalmodus betrieben. Die Eluate der Ionenaustauschchromatographie wurden hinsichtlich ihrer Monomer- und Aggregatanteile analysiert. Dafür wurde die Größenausschlusschromatographie eingesetzt. In dieser Arbeit konnte ein Verdrängungseffekt an den Membran-Ionenaustauschern beobachtet werden. Dabei konnten Monomeranteile von 79 % bis 89 % erzielt werden. Der Monomeranteil des unbehandelten Gammaglobulins betrug 72 %. Der Monomeranteil lag dabei zu Beginn des Durchbruchpeaks am höchsten und ist mit zunehmender Peakhöhe gesunken. Somit konnte diese Arbeit demonstrieren, dass die Trennung von Antikörpermonomeren und Aggregaten mit der Verdrängungschromatographie an Membranadsorbern möglich ist. Zudem konnten ähnliche Verläufe hinsichtlich der Monomerausbeute an verschiedenen Chromatographiemembranen beobachtet werden. Dies spricht für die Reproduzierbarkeit des Verdrängungseffektes an Chromatographiemembranen. Allerdings konnte bisher keine effektivere Verdrängung an Membranen als an partikulären Trägern bezüglich der Monomerausbeute festgestellt werden.