Modulares DoE für die Entwicklung eines Capture-Schrittes von Proteinen im 96-Array-Format

Abstract

In dieser Bachelorarbeit wurden zwei High-Throughput-Screening-Tools zur Chromatographie-entwicklung ausgetestet: das MediaScout®CentriColumns Array der Firma ATOLL welches aus 96 mit jeweils 50 μl Resinmaterial gepackten Säulen für Versuche unter quasi-Flussbedingungen besteht, sowie mit Resin manuell gefüllte Mikrofilterplatten von Pall für Batchadsorptions-versuche. Ziel war es die Möglichkeiten dieser Screening-Tools zu Vergleichen sowie eine generische Vor-gehensweise zu ermitteln die für die Integration in den Entwicklungsprozess eines Capture für Proteine einsetzbar ist. Für Versuchszwecke waren auf den beiden 96-Array-Formaten 12 Kationenaustauscherresins spaltenweise jeweils 8mal platziert. Aus Applikationsbeschreibungen der Hersteller und einigen Anwendungsbeispielen die in Artikeln von Fachjournalen auffindbar waren wurden verschiedene Versuchstypen (Module) identifiziert, darunter Anbindungs- und Elutionsversuche, sowie Durch-bruchskurven und Adsorptionsisothermen. Die Durchführung dieser Versuche erfolgte exemplarisch mit drei Proteinen. Das Pipettieren von Lösungen zur Konditionierung, Probenbeladung und Elution der Chromato-graphieresins wurde manuell mit Multi-Channel Pipetten ausgeführt, die Chromatographie in Minisäulen gravitationsunterstützt per Zentrifugation, sowie in Mikrofilterplatten zusätzlich auch per Vakuumfiltration. Es wurde ausschließlich mit reinen Proteinlösungen gearbeitet, daher konnte die Analytik für die verwendeten Proteine einfach über die UV-Absorptions-messung erfolgen. Bei der Ermittlung von Massenbilanzen wurde die Wasserabsorption im nahen IR-Bereich für die Ermittlung der Volumen von Elutionsfraktionen genutzt. Es wurden Laborprotokolle formuliert, Daten-auswertungsmöglichkeiten in Excel geschaffen, mit Matlab eine anschauliche Form zur vergleichenden Datendarstellung getestet und mit MODDE verschiedene Daten-Modelle für die experi-mentell ermittelten Ergebnisse entworfen.