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一種加快純化工藝表征的利器-在線配液連續(xù)層析技術(shù)
純化工藝表征（Process Characterization）是通過生產(chǎn)工藝的系統(tǒng)性研究，為工藝表現(xiàn)和產(chǎn)品質(zhì)量屬性提供數(shù)據(jù)支持。
其研究目標(biāo)是為了確認(rèn)關(guān)鍵工藝參數(shù)（CPP，Critical Process Parameters），定義這些參數(shù)的操作范圍，在可操作接受的范圍內(nèi)設(shè)置推薦的操作范圍，以保證工藝的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性。
工藝表征大致流程如下圖：
在具體執(zhí)行中，以單步層析的關(guān)鍵工藝參數(shù)DOE實(shí)驗(yàn)為例，需要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估出來的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，通常采用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件給出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
下圖為層析參數(shù)魚骨圖：
以離子交換層析為例，假設(shè)通過評(píng)估篩選出CPP 4項(xiàng)，分別為樣品及結(jié)合ph、流速/保留時(shí)間、平衡液鹽濃度及洗脫液鹽濃度，每個(gè)因素設(shè)置2個(gè)水平，響應(yīng)參數(shù)為純度，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下圖所示：
（注：以下參數(shù)為方便展示隨意設(shè)置，并非真實(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)）
1.因子及因子水平
因子 | 高水平 | 低水平 |
樣品及結(jié)合ph | 8 | 5 |
保留時(shí)間min | 8 | 2 |
平衡液鹽濃度mM | 200 | 20 |
洗脫液鹽濃度mM | 800 | 400 |
2.響應(yīng)參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法
響應(yīng) | 標(biāo)準(zhǔn) | 檢測(cè)方法 |
純度 | 95% | HPLC |
3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（全析因?qū)嶒?yàn)）
因子 | 實(shí)驗(yàn)次數(shù) | 區(qū)組 | 基本設(shè)計(jì) | 仿行 | 中心點(diǎn) |
4 | 19 | 1 | 4,16 | 1 | 3 |
對(duì)于每一組層析實(shí)驗(yàn)，其流程包括柱料及緩沖準(zhǔn)備、系統(tǒng)清洗、上樣、平衡、洗脫、再生等環(huán)節(jié)，步驟冗長，費(fèi)時(shí)耗力，通常完成一個(gè)相當(dāng)樣品量的層析測(cè)試可能需要4-6h。
對(duì)于一些純化平臺(tái)規(guī)模不大的單位，比如僅有2臺(tái)小試純化系統(tǒng)，完成全部組的實(shí)驗(yàn)測(cè)試需要38h,效率低下，另外通常會(huì)導(dǎo)致人員加班或者隔日測(cè)試，如果采取隔日測(cè)試的方案，樣品存放時(shí)間過久可能導(dǎo)致理化性質(zhì)的變化，尤其是對(duì)于分子設(shè)計(jì)不穩(wěn)定的項(xiàng)目，進(jìn)一步導(dǎo)致結(jié)果異常。
所以又快又好的、能在一個(gè)工作日完成所有實(shí)驗(yàn)組測(cè)試的高效率的層析系統(tǒng)的需求日益高漲。
1）無需手動(dòng)配置工作緩沖液，無需手動(dòng)摸索配方，只需貯備母液，緩沖液成本節(jié)省約40%；
2）可實(shí)現(xiàn)7×24h連續(xù)層析或生產(chǎn)，大幅提升層析效率，產(chǎn)率提高40-50%；
3）靈活適配反復(fù)使用或一次性管路，一次性管路無需清潔驗(yàn)證；
4）填料成本節(jié)省約30%；
5）人工成本節(jié)省約50%；
其中在線配液功能可選配，層析規(guī)模覆蓋小試、中試、生產(chǎn)，流速范圍0-3600L/h。連續(xù)層析技術(shù)可大幅節(jié)省層析時(shí)間成本，快速完成大量工藝開發(fā)及層析生產(chǎn)任務(wù)。
在線配液連續(xù)層析技術(shù)通常的層析竄連邏輯如下：
*上樣-串聯(lián)方式，1柱流穿的蛋白被2柱捕獲，3層析柱進(jìn)行洗脫再生等步驟；
*沖洗-1柱達(dá)到設(shè)定的穿透點(diǎn)后，將未吸附的蛋白沖洗到3柱；2柱承接上樣
*洗脫-1,3柱完成沖洗后，1柱單獨(dú)進(jìn)入洗脫，3柱承接2柱穿透；
2柱滿載后竄連1柱進(jìn)入沖洗流程，3柱承接上樣；沖洗完畢后2柱單獨(dú)進(jìn)入洗脫，竄連3,1柱進(jìn)入上樣；3柱滿載后竄連2柱進(jìn)入沖洗流程，1柱承接上樣，循環(huán)往復(fù)，流速不變，任何一個(gè)時(shí)間點(diǎn)均有1個(gè)層析柱在進(jìn)行上樣，實(shí)現(xiàn)連續(xù)層析。
在線配液連續(xù)層析系統(tǒng)的軟件界面如下：
內(nèi)置4個(gè)系統(tǒng)泵分別配置酸、堿、鹽、水，每個(gè)泵鏈接3個(gè)入口。1個(gè)樣品泵同樣配置3個(gè)入口。工作緩沖液通過檢測(cè)器反饋調(diào)節(jié)，達(dá)標(biāo)后流入系統(tǒng)，3根層析柱均適配紫外、電導(dǎo)、溫度、ph、壓力等檢測(cè)器，每根層析柱對(duì)應(yīng)3組分出口。界面簡潔實(shí)用。