Chromatografie unter Kontrolle

Biopharmazeutika, wie etwa Arzneimittel zur Krebsbekämpfung, werden in Zellkulturen produziert. In einem Folgeschritt müssen die gewünschten Wirkstoffe extrahiert werden. Diese Aufreinigung aus dem Stoffgemisch erfolgt durch eine Reihe aufwendiger Trennverfahren, wofür sich chromatografische Prozesse etabliert haben. Gegenwärtig findet eine Umkehr von der chargenweisen Chromatografie, in sogenannten Batches, zur kontinuierlichen Chromatografie statt. Hierbei wird das Stoffgemisch von mehreren verschalteten Festbettsäulen (Multisäulen-Chromatographie) aufgereinigt. Eine fortlaufende Prozesskontrolle ist insbesondere bei der kontinuierlichen Chromatografie essentiell, da die biologischen Prozesse der Kultivierung einer hohen Variabilität unterliegen.

Stand der Technik

Derzeit beschränkt sich die Prozessüberwachung auf nur wenige Parameter, wie pH-Wert oder Absorption bei einer Wellenlänge, die als univariantes Signal durch verschiedene Messmethoden ausgelesen werden. D.h. nur ein Parameter kann jeweils durch den Detektor gemessen werden. Erst im Nachgang der Aufreinigung werden die zentralen Qualitätsmerkmale, wie die Konzentration des Zielstoffs, bestimmt. Diese Vorgehensweise ist nicht nur zeitaufwendig, sondern kann auch dazu führen, dass Inkonsistenzen in der Produktion erst spät erkannt werden und unter Umständen gesamte Chargen verworfen werden müssen.

Technologie

Wissenschaftler des Instituts für Bio- und Lebensmitteltechnik (BLT) am KIT haben ein Verfahren zur Prozesskontrolle für die Säulenchromatografie entwickelt, das während der Aufreinigung detailliert detektieren kann. Im Unterschied zum Stand der Technik ermöglicht ein Diodenzeilendetektor mit multivariaten Signalen die parallele Messung vieler aussagekräftiger Prozessattribute. Die ausgelesenen Werte werden mithilfe von mathematischen Methoden, wie z.B. Partial Least Square Regression, in Echtzeit ausgewertet und ermöglichen Rückschlüsse auf beispielsweise die Produkt- oder Kontaminantenkonzentration.

Vorteile

Diese Auswertungsmethodik erlaubt frühzeitig Rückschlüsse auf die Ausbeute des Zielmediums während des gesamten Prozesses, wodurch individuell Prozessentscheidungen zur Optimierung der Chromatografie getroffen werden können.

Optionen für Unternehmen

Das KIT sucht Partner zur Weiterentwicklung der Technologie.