Artículo de método

Procedimiento para evaluar la eficacia de floculantes para la eliminación de partículas dispersas en extractos de plantas

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DOI:

10.3791/53940

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9 de abril de 2016

1Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME, Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., 2Institute for Molecular Biotechnology, RWTH Aachen University

En este artículo

Resumen

El procedimiento de diseño de experimentos presentado aquí permite la evaluación de diferentes floculantes en términos de su capacidad para agregar partículas dispersas en extractos de plantas, reduciendo así la turbidez y los costos de procesamiento posterior.

Resumen

Las plantas son importantes para los humanos no solo porque proporcionan productos básicos como alimentos, piensos y materias primas, sino cada vez más porque pueden utilizarse como plataformas de fabricación de productos de valor añadido como los biofarmacéuticos. En ambos casos, puede ser necesario clarificar los extractos líquidos de plantas para eliminar las partículas. La clarificación óptima reduce los costos de filtración y centrifugación al aumentar la capacidad y la longevidad. Esto se puede lograr mediante la introducción de polímeros cargados conocidos como floculantes, que reticulan las partículas dispersas para facilitar la separación sólido-líquido. No existen modelos mecanicistas de floculación para mezclas complejas, como los extractos de plantas, por lo que se utilizan modelos empíricos. Aquí se describe un procedimiento de diseño de experimentos que permite el cribado rápido de diferentes floculantes, optimizando la clarificación de los extractos de plantas y reduciendo significativamente la turbidez. Los modelos predictivos resultantes permiten la identificación de condiciones de proceso robustas y conjuntos de polímeros con propiedades complementarias, por ejemplo, floculación efectiva en extractos con conductividades específicas. Los resultados presentados para los extractos de hojas de tabaco pueden adaptarse fácilmente a otras especies o tejidos de plantas y, por lo tanto, facilitarán el desarrollo de procesos posteriores más rentables para productos básicos y productos farmacéuticos derivados de plantas.

Introducción

Las plantas son ampliamente utilizados para producir productos alimenticios tales como zumos de frutas, sino que también pueden ser desarrolladas como plataformas para la fabricación de de mayor valor productos biofarmacéuticos 1-3. En ambos casos, el procesamiento aguas abajo (DSP) a menudo comienza con la extracción de los líquidos de los tejidos, tales como hojas o frutos, seguida de la clarificación de los extractos de partículas cargadas de 4,5. Para la fabricación de productos biofarmacéuticos, los costos de DSP pueden representar hasta el 80% de los costes totales de producción 6,7 y esto refleja en parte la elevada carga de partículas presentes en los extractos preparados por métodos disruptivos tales como la homogeneización a base de hoja de 8,9 . Aunque la selección racional de las capas de filtro para que coincida con la distribución del tamaño de partícula en el extracto puede aumentar la capacidad del filtro y reducir los costos de 10,11, la mejora nunca puede exceder el límite máximo de capacidad absoluta definida por el número de partículas que debe ser retenido porunidad de área de filtro para lograr aclaración.

El techo se puede levantar si menos partículas llegan a la superficie de los mejores filtros en el tren de la filtración, y esto se puede conseguir si las partículas dispersas se mezclan con polímeros conocidos como floculantes que promueven la agregación para formar flóculos grandes 12. Tales flóculos se pueden retener más aguas arriba por los filtros de bolsa más gruesas y menos caros, reduciendo la carga de partículas de llegar a la más fina y filtros de profundidad más caros. Los polímeros deben tener un perfil de seguridad adecuadas para sus aplicaciones, por ejemplo para productos biofarmacéuticos que debe ser compatible con las buenas prácticas de fabricación (GMP), y por lo general tienen que tener una masa molecular> 100 kDa y pueden ser o bien neutro o cargado 13. Considerando floculantes neutros actúan generalmente por reticulación de partículas dispersas causar su agregación y la formación de flóculos con diámetros> 1 mm 11, polímeros cargados neutralizan la carga de dpartículas ispersed, reduciendo su solubilidad y por lo tanto causando precipitación 14.

La floculación se puede mejorar mediante el ajuste de parámetros tales como el pH del tampón o la conductividad, y el tipo de polímero o de la concentración, para que coincida con las propiedades del extracto de 15,16. Para extractos de tabaco tratados previamente con 0,5 a 5,0 g L -1 polietilenimina (PEI), un aumento de más de 2 veces en la capacidad de filtro de profundidad se informó en un proceso a escala piloto 100-L. El costo de este polímero es inferior a € 10 kg-1 por lo que su introducción en el proceso resultó en un ahorro de costes de alrededor de € 6.000 para filtros y consumibles por lote 16 o incluso más cuando se combinan con las ayudas de filtro a base de celulosa 17. Aun así, se requieren modelos predictivos para evaluar los beneficios económicos de floculantes a priori debido a que su inclusión puede requerir pasos de retención de 15-30 minutos 16,18, lo que resulta en mayores costos de inversión para el almacenamientotanques. Sin embargo, actualmente no hay disponibles modelos mecánicos que pueden predecir el resultado de tales experimentos debido a la naturaleza compleja de la floculación. Por lo tanto, un enfoque de diseño de experimentos-de-más apropiadas (DoE) 19 fue desarrollado como se describe en este artículo. Un protocolo para el procedimiento general del Departamento de Energía ha sido recientemente publicada el 20.

Dispositivos de pequeña escala están ahora disponibles para la selección de alto rendimiento de las condiciones de floculación 21. Sin embargo, estos dispositivos no pueden simular de forma realista las condiciones durante la floculación de extractos de plantas debido a las dimensiones del recipiente de reacción (~ 7 mm para los pozos en una placa de 96 pocillos) y las partículas o flóculos pueden ser de menos de un orden de magnitud de diferencia. Esto puede afectar a los patrones y por lo tanto la capacidad de predicción del modelo de mezcla. Además, puede ser difícil de bajar los procesos que implican precipitación debido a los cambios no lineales en el comportamiento de mezcla y sta precipitadobilidad 22. Por lo tanto, este artículo se describe un sistema de detección de sobremesa escala con un rendimiento de 50-75 muestras por día, produciendo resultados que son escalables a partir del volumen de reacción de 20 ml inicial a un proceso a escala piloto de 100 L 16. Cuando se combina con un enfoque DoE, esto permite que los modelos de predicción que se utilizarán para la optimización de procesos y la documentación como parte de un concepto de calidad a través del diseño.

El método descrito a continuación también puede adaptarse para productos biofarmacéuticos producidos en procesos basados ​​en cultivo celular, donde floculantes también están siendo considerados como una herramienta para disminuir los gastos 23. También puede ser utilizado para modelar la precipitación de proteínas diana de un extracto bruto como parte de una estrategia de purificación, como se ha demostrado para β-glucuronidasa producida en canola, maíz y soja 24,25. Una descripción detallada de las propiedades floculantes se puede encontrar en otras partes 16,26 y es importante para asegurar que el polímero concentrciones son ya sea no tóxico o por debajo de niveles perjudiciales en el producto final 11.

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Protocolo

1. Desarrollar una estrategia experimental adecuado

  1. Identificar los parámetros ambientales y de procesos que son relevantes para el procedimiento de floculación que se constituyan o optimizado, es decir, qué factores tienen el mayor efecto sobre la floculación. Por lo general, hay varios de estos parámetros por lo que un enfoque DoE como se ha descrito recientemente 20 es necesario debido a la falta de modelos mecanicistas.
    1. Seleccione los parámetros (factores) en base a datos de la literatura 12, el conocimiento previo y la experiencia con el sistema. Los factores típicos incluyen tampón pH, conductividad tampón, tiempo de incubación y temperatura, así como el tipo de polímero y concentración 15,16,27.
    2. Use las mismas referencias (véase 1.1) para definir los rangos significativos para cada factor numérico y los niveles de factores categóricos.
    3. Definir los resultados experimentales (respuestas) a controlar y se utilizaron para evaluar la eficiencia de la floculación. Dependiendo del sistema, estapuede ser turbidez del filtrado o sobrenadante, velocidad de sedimentación, el tamaño global o la capacidad de un filtro posterior 16,23,28-30.
    4. Asegúrese de que los ensayos usados ​​para medir las respuestas son cuantitativos, robusto y repetible / reproducible de modo que los datos de alta calidad resultantes se pueden aumentar con experimentos llevados a cabo más tarde o por otro operador.
  2. Elija un tipo DoE satisfaciendo el número de factores a ser investigado y el grado de conocimiento que ya acumula sobre el sistema. Utilice la literatura disponible para identificar una adecuada DoE tipo 20.
    1. Seleccionar un diseño de detección si hay poca información sobre el sistema de floculación que ser investigado, un gran número de parámetros debe estar apantallado o si se sabe poco acerca de los rangos significativas para los parámetros. diseños de cribado típicos son los diseños factoriales completos y fraccionales. Incluir puntos centrales en el diseño si se espera que los parámetros a tener un impacto no lineal, por ejemplo, Saturación por encima de un determinado umbral 19.
    2. Seleccionar una metodología de superficie de respuesta (RSM), por ejemplo, el centro de diseño compuesto (CCD) 31 u óptima 32,33, aunque sólo unos pocos factores con rangos conocidos necesitan una caracterización precisa.
  3. Creó el Departamento de Energía con el software adecuado, asegurando un criterio de calidad a priori, tales como la fracción del espacio de diseño se cumplen 20.

2. Preparar los experimentos de floculación

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Figura 1: El extracto de la planta de floculación flujo de trabajo: Escala de proceso (izquierda) y la escala de sobremesa (derecha). Después de la extracción de proteína con tampones acuosos, las partículas dispersas de los desechos celulares se agregan mediante la adición de floculantes. Los agregados se eliminan a continuación por una cascada de bolsa y la profundidad de filtración y la capacidad de estosfiltros junto con las turbiedades de filtrado se pueden utilizar directamente para medir la eficiencia de la floculación.

  1. Desarrollar un flujo de trabajo experimental general (Figura 1).
    1. Utilice un dispositivo de extracción que resulta en la misma distribución de tamaño de partícula esperado (o ya se ha observado) en la escala de la aplicación final, por ejemplo, un homogeneizador especializada. Si es posible, el diseño de un modelo de la escala extractor hacia abajo como se describe para la homogeneización de las hojas de tabaco 10.
    2. Definir los volúmenes de extracto utilizado durante los experimentos de floculación (aquí 20 ml). Seleccione un volumen que permite un número representativo de partículas de estar presente en el recipiente de reacción, por ejemplo, experimentos de floculación en alícuotas de 20 ml dieron resultados reproducibles y escalables para extractos de tabaco que contienen ~ 7% de sólidos 34 y tamaños de partícula de ~ 0,5 [v / w] ma ~ 3 mm 16.
    3. Diseñar todas las operaciones de vigilancia y post-floculación de manera que THey son representativos de la escala de aplicación final, por ejemplo, filtros de selección con el mismo comportamiento de retención de partículas como los utilizados en la escala de producción.
  2. Cultivar las plantas de las que los extractos se derivarán.
    1. Utilizar la misma línea de la planta, aquí Nicotiana tabacum cv. Petit Havana SR1, y condiciones de cultivo que se utilizarán durante la producción como se ha descrito previamente 33.
    2. Si se procesarán otros materiales de alimentación, la preparación de estos materiales de alimentación de manera que sean representativas de la escala aplicación final, por ejemplo, usan tampones auténticos, tener en cuenta todas las etapas de dilución durante el proceso y se adhieren a el pH esperado y la conductividad, aquí pH 7,5 y conductividad de 30 mS cm-1.
  3. Preparar filtración Utilidades, dispositivos de turbidez-Monitoreo y vasos de muestreo.
    1. Cortar los materiales de filtro a los tamaños requeridos, aquí 15 x 15 cm 2, si no están listos para nosotrosmódulos e. Asegúrese de que todos los dispositivos de control y análisis son funcionales y etiquetar todos los tubos de muestra.
    2. A pesar de que estas son tareas sencillas, preparar estos artículos a tiempo para asegurarse de que no van a causar interrupciones durante los experimentos reales de floculación. Evitar retrasos, ya que pueden interferir con los resultados dados que la floculación es un proceso dependiente del tiempo.
  4. Preparar floculante archivo Solutions. PRECAUCIÓN: Use equipo de protección personal apropiado para el manejo de floculantes, por ejemplo, guantes. Los materiales pueden ser peligrosos (etiquetas de peligro de acuerdo con la Europa del UE 67/548 / CEE y 1999/45 / CE incluyen N, Xi, Xn). Evitar el polvo y se refieren a las fichas de seguridad. Trabajar bajo una campana de humos.
    1. Elija una concentración de reserva para cada floculante, aquí 80,0 g L-1 para los dos floculantes PEI que se utilizaron. Seleccione concentraciones tan altas como sea posible para evitar la dilución de la muestra al añadir el floculante, lo que reduciría concentración de partículasción y por lo tanto afectan la eficiencia de la floculación.
    2. Cuenta para cualquier pre-dilución que refleja la formulación del fabricante del polímero, por ejemplo, si el polímero ya se suministra como una acuoso al 50% [w / v] solución. soluciones madre Floculantes de 4-8% [w / v] se encontró que la más adecuada hasta el momento.
    3. Teniendo en cuenta los puntos mencionados anteriormente, asegúrese de que la concentración de floculante no genera una solución altamente viscosa que inhibe la pipeta, que puede causar errores debido a la concentración de floculante final no se ajusta correctamente.
    4. Usar la misma concentración de stock para todos los floculantes, si es posible, ya que esto facilitará la configuración de un esquema de pipeteo (2.5) lo que reduce la probabilidad de errores.
    5. Ajustar el pH y la conductividad de cada solución madre de floculante para que coincida con las condiciones de los extractos, aquí pH 4-10 y la conductividad 15-55 mS cm -1. Preparar las acciones individuales para un solo floculante si más de un conjunto de condiciones de pH y / o conductividad es la prueba de que el polímero.
    6. Preparar soluciones madre recién floculantes, no más de 48 h antes de su uso. A pesar de que la floculación se puede inducir con las acciones de polímero almacenados durante más de 4 semanas, la eficacia puede disminuir debido a la hidrólisis del polímero a valores altos o bajos de pH. Consulte la documentación del fabricante para obtener más detalles.
    7. Asegúrese de que los parámetros seleccionados para el Departamento de Energía se pueden ajustar con precisión para cada muestra durante el experimento, por ejemplo, asegurar que no son baños de calefacción / refrigeración disponibles para ajustar las temperaturas de incubación, aquí 4 ° C, 20 ° C y 37 ° C. Si la mezcla durante la floculación es parte del experimento, asegúrese de que el dispositivo de mezcla es representativo de la actividad aplicación final en términos de parámetros críticos como la entrada de alimentación.
  5. Convertir la Lista DoE en un esquema de pipeteo.
    1. Convertir las diferentes concentraciones de floculante ser TESTed en volúmenes de solución de reserva que se añadirán a las muestras de extracto: dividir las concentraciones finales de floculante por la concentración de reserva y se multiplica por el volumen de la muestra utilizada en los experimentos de floculación. Identificar el mayor volumen final resultante, por ejemplo, si se mezclan 20 ml de la muestra con un máximo de 2 ml de solución madre floculante este será de 22 ml.
    2. Calcular los volúmenes de almacenamiento intermedio necesario para mantener el mismo volumen final en todas partes alícuotas de floculación basada en el mayor volumen de floculante social que se añade, por ejemplo, si es de 0,75 ml de Stock floculante debe añadirse a una muestra a continuación 1,25 ml de tampón se requiere para mantener la volumen final de 22 ml de la muestra (2.5.1).
    3. Resumir los volúmenes de solución de floculante para cada condición de polímero y floculación para calcular los volúmenes absolutos de solución madre que se requieren para el DoE.
  6. Cosecha de hojas de tabaco y preparar el extracto.
    1. Retire los seis lea la parte superiorVes (o tanto como lo indica en las instrucciones de proceso) a partir de plantas de tabaco de una edad apropiada, por ejemplo, 6 semanas de edad, y la transferencia a un dispositivo de extracción adecuado, tal como un homogeneizador o tornillo de prensa.
    2. Añadir tres volúmenes de tampón de extracción por gramo de biomasa, por ejemplo, 300 ml por 100 g, y mezclar durante 8 min.
    3. Preparar extractos individuales con los tampones apropiados si el pH y / o conductividades diferentes se están probando. Aquí, se trata de homogeneizar el material vegetal durante 3 x 30 segundos en una licuadora o un exprimidor 34.
    4. Alternativamente, preparar el extracto de una manera que es representativo del proceso bajo investigación.
  7. Alícuota del extracto y Añade el búfer.
    1. agitar manualmente y completamente el extracto durante todo el procedimiento para asegurar que las muestras son homogéneas con una distribución uniforme de partículas.
    2. Precisamente distribuir el extracto entre los tubos de reacción pre-marcados por decantación,aquí 20 ml en cada recipiente. Autoportante de tubos de 50 ml simplifican el manejo y son ideales para muestras de 20 ml.
    3. Añadir el volumen de cada tampón de extracción requerida para mantener el volumen límite fijada para cada tubo de reacción individual usando una pipeta adecuada.

3. flocular la extractos vegetales con diferentes polímeros

  1. Pipetear el volumen requerido de solución de floculante, aquí 0,1-2,0 ml, a las muestras de forma secuencial según lo indicado por la orden de ejecución aleatorizado del DoE. Mezclar bien cada muestra inmediatamente después de la adición de floculante por una intensa agitación manual precisamente por 20 seg.
    1. Si es necesario, ajustar el tiempo de agitación para otros materiales de alimentación para asegurar una buena mezcla, pero estrictamente garantizar tiempos de mezcla consistentes para todas las muestras. Tenga en cuenta que la prolongación de la mezcla puede provocar la interrupción irreversible de flóculos y la fuerza aplicada de manera incompatible durante la agitación puede distorsionar los resultados de floculación.
  2. Opcional: Modificar el procedimiento descrito anteriormente para la aplicación simultánea de dos o más floculantes.
    1. Opción 1: En lugar de un único polímero añadir una mezcla de dos o más floculantes, aquí PEI y quitosano. Utilice las combinaciones de floculante definidos en el Departamento de Energía. Incorporar la relación y las concentraciones absolutas de los polímeros como parámetros individuales durante la configuración del Departamento de Energía (1.1).
    2. Opción 2: Añadir dos o más polímeros secuencialmente al extracto.
      1. Utilice las concentraciones individuales de polímero, su tipo, y el tiempo de incubación entre cada adición al extracto, como factores adicionales durante la configuración del DoE.
      2. También utilizar este método para comprobar si la adición repetida de un único polímero puede mejorar la floculación. Utilice una adición paso a paso para simular la adición lenta de un floculante, por ejemplo, cuatro pasos, cada adición de 0.25 ml 80 g L -1 floculante de stock a un volumen de 20 ml durante 4 min puede imitar la adición de floculante conun caudal de 0,25 ml min -1.
      3. En todos los casos, identificar un nuevo volumen máximo de la muestra final para esta configuración mediante la adición de los volúmenes máximos de todos los floculantes para el volumen de muestra, aquí todavía 22 ml, y volver a calcular los volúmenes requeridos de las soluciones madre de floculante y tampones para ajustar el volumen, si es necesario.
  3. Se incuban las muestras de los tiempos definidos en el DoE, normalmente 3-30 minutos, para permitir la formación de flóculos. Asegúrese de que todas las demás condiciones de incubación, por ejemplo, temperatura, se establecen de acuerdo con el Departamento de Energía.
  4. Observe y la formación de flóculos documento. Registrar el progreso de la formación de flóculos según se requiera, por ejemplo, como mm de flóculo de sedimentación por min mediante la medición de la altura de los sólidos sedimentados. Si es necesario, prolongar la floculación por un período de tiempo prolongado, como durante la noche.
  5. Filtrar el extracto floculada.
    1. Usa los materiales de filtración preparados anteriormente (2.3) para clarificar el extracto floculada después de la adecuadatiempo de incubación por decantación las muestras floculadas a través del material del filtro y en un tubo de reacción o recipiente limpio.
      1. No vuelva a suspender los flóculos de resolverse antes de la filtración y aplicar el extracto con a una velocidad de ~ 300 ml min-1 para el filtro, que corresponde a 3-4 seg para una muestra de 20 ml.
      2. Confirmar el rendimiento de la etapa de filtración si un material diferente se utiliza en los experimentos de sobremesa en comparación con el proceso final en términos de retención de partículas, por ejemplo, midiendo la distribución del tamaño de partícula en ambos tipos de muestras 11.
    2. Analizar el filtrado en función de la turbidez y / o distribución de tamaño de partícula como el uso de dispositivos apropiados requeridos, por ejemplo, un turbidímetro.
    3. Opcional: repetir el análisis después de tiempos de incubación prolongados, por ejemplo 12-24 horas, para investigar la formación o reformación de flóculos inestables.
  6. Analizar las muestras en las condiciones de la PrRespuestas de e-definido (1.1.3).
    1. Tomar muestras de los filtrados y analizarlos para parámetros de respuesta adicionales, por ejemplo, las concentraciones de diferentes proteínas diana o productos valiosos.
    2. Opcional: Analizar el retenido (en su mayoría de sólidos) para los mismos parámetros para cerrar el balance de masas del proceso. En particular, cuantificar el efecto de los floculantes en la recuperación de líquido mediante la comparación de los sólidos restantes en masa después de muestras se tratan o no tratadas con floculante.
  7. Confirmar la calidad de los datos y transferir los resultados al software DoE.
    1. Busque los valores extremos en los datos de respuesta recopilados, por ejemplo, valores inesperadamente altos.
    2. Asegúrese de que todos los datos de respuesta están correctamente alineados con sus correspondientes condiciones experimentales.
    3. La transferencia de los resultados en el software DoE y asegurarse de que las órdenes de ejecución estándar y asignados al azar no se mezclan.

4. Evaluarel Departamento de Energía

  1. Utilice las herramientas de análisis de los datos incorporados en el software de DoE para desarrollar un modelo predictivo que se describió anteriormente 20.
    1. Seleccionar un modo de transformación de datos adecuado, si es necesario para facilitar la construcción de modelos, aquí log 10. Una proporción mayor que 10 para el mayor valor de respuesta más pequeño vs. indica que una transformación de datos puede ser requerida. Identificar la transformación más adecuada utilizando las herramientas estadísticas apropiadas, por ejemplo, una parcela de Box-Cox 35.
    2. Eligió un modelo base que (i) se adapta a la EOD elegida (1.2) y (ii) está de acuerdo con los conocimientos previos sobre el sistema bajo investigación basada en el análisis de la varianza (ANOVA) herramientas de software DoE, por ejemplo, un polinomio de segundo orden a menudo se adapta mejor para el efecto observado del tiempo de incubación de un polinomio de primer orden.
    3. Eliminar los factores insignificantes modelo, por ejemplo, p> 0,05, o interacciones de los factores de forma iterativa anulando su selección, lareby la reducción de la complejidad del modelo y el aumento de su poder predictivo.
    4. Confirman la calidad del modelo mediante la comparación de R 2, R 2 ajustado y predijo R2 junto con el gráfico de probabilidad normal de los residuos studentizados, residuos-vs-plazo, predijo-vs-real y de Box-Cox parcelas 36. Todos los valores de R 2 deben estar dentro de un rango de 0,2.
    5. Asegúrese de que el modelo final está de acuerdo con los supuestos básicos de la física y la termodinámica, por ejemplo, están las concentraciones previstas sin negativos.
  2. Utilizar el modelo para predecir las condiciones más favorables para el sistema bajo investigación, aquí mínima turbidez.
    1. Seleccione las respuestas más importantes y sus estados preferidos, por ejemplo, la turbidez mínima. Combinar estas selecciones maximizando una función de deseabilidad o herramientas similares, que son características incorporadas de varios paquetes de software del Departamento de energía 36.
    2. Dependiendo de la aplicación deseada of el modelo, seleccione la confirmación se ejecuta para verificar las condiciones óptimas y / o la capacidad de predicción del modelo en general, por ejemplo, si las condiciones prevé que sea más favorable no eran parte del DoE inicial seleccionarlos como experimentos de seguimiento.

5. Mejorar la Modelo y Verificar el poder predictivo

  1. Afine el espacio de diseño inicial a las condiciones de operación más deseables, por ejemplo, baja turbidez en el rango de 0-1.000 unidades nefelométricas de turbidez (NTU), basada en las predicciones del modelo (4.2).
  2. Creó un nuevo Departamento de Energía dentro de estos rangos, incluyendo sólo aquellos factores que han sido identificados como importantes o relevantes (4.1.2)).
    NOTA: Un factor puede ser significativo en términos de análisis de modelo pero irrelevante para un proceso, es decir, su efecto sobre una respuesta es <1% en comparación con la de otros factores.
  3. Repita los pasos 1 a 5,2 hasta que la calidad de las predicciones del modelo coincide con los requirements, por ejemplo, la desviación estándar del modelo tal como se indica por el software es suficiente para la aplicación prevista. Modificar la estrategia experimental si se requiere para estas iteraciones, por ejemplo, utilizar un único floculante en el refinamiento.
  4. Transferir y confirmar los resultados del modelo a escala reducida de la escala escala piloto o de producción final.

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Resultados

La floculación de extracto de tabaco con diferentes polímeros

El método descrito anteriormente se utilizó con éxito para desarrollar un proceso para la floculación de extractos de tabaco durante la fabricación de un anticuerpo monoclonal (anticuerpo neutralizante de VIH 2G12) y una proteína fluorescente (DsRed) (Figura 1) 16, y desde entonces ha sido transferido a otras proteínas que incluyen lectin...

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Discusión

El aspecto más importante a tener en cuenta al configurar un DoE para caracterizar la floculación de las partículas es que el diseño debe, en principio, ser capaz de detectar y describir los efectos esperados o posibles 36,38, por ejemplo, la influencia del pH, tipo de polímero y concentración de polímero 16. Por lo tanto, es importante para evaluar la fracción de espacio de diseño (FDS) antes de comenzar los experimentos reales. La FDS es la fracción del espacio experimental multidimensio...

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Divulgaciones

El autor no tiene ningún conflicto de intereses a revelar.

Agradecimientos

Me gustaría agradecer al Dr. Thomas Rademacher por proporcionar las semillas de tabaco transgénico e Ibrahim Al Amedi por cultivar las plantas de tabaco. Deseo agradecer al Dr. Richard M. Twyman por su asistencia editorial y al Prof. Dr. Rainer Fischer por sus fructíferas discusiones. Este trabajo fue financiado en parte por la Subvención Avanzada del Consejo Europeo de Investigación ''Future-Pharma'', propuesta número 269110, la Fraunhofer-Zukunftsstiftung (Fundación Fraunhofer para el Futuro) y los Programas Internos de Fraunhofer-Gesellschaft bajo la Subvención No. Atrae 125-600164.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
2100P Turbidímetro portátilHach4650000Turbidímetro
2G12 anticuerpoPolymunAB002Anticuerpo de referencia
Biacore T200GE Healthcare28-9750-01Dispositivo SPR
BP-410Furh2632410001Filtro de bolsa
Catiofast VSHBASF79002360Agente
floculanteCentrífuga 5415DEppendorf5424 000.410Centrífuga
Tubo de centrífuga 15 mlTubo de reacciónLabomedic2017106
Tubo de centrífuga 50 ml autónomoLabomedic1110504Tubo de reacción
ChitosanCarl Roth GmbH5375.1Agente floculante
Design-Expert(R) 8Stat-Ease, Inc.n.a.DoEsoftware
Fosfato disódicoCarl Roth GmbH  4984.3 y nbsp;Componente multimedia
Ferty 2 MegaKammlott5.220072Fertilizante
Forma -86C ULTcongelador ThermoFisher88400Freezer
Greenhousen.a.n.a.Parael cultivo de plantas
Grodan Rockwool Cubes 10 x 10 cmGrodan102446Bloque de lana de roca
HEPESCarl Roth GmbH9105.3Componente de medios
K700P 60DPall5302305Capa filtrante de profundidad
KS50P 60DPallB12486Capa filtrante de profundidad
MiraclothLabomedic475855-1RTela filtrante
MultiLine Multi 3410 IDSWTW WTW_2020Medidor de pH / conductímetro
Osram blanco frío 36 WOsram4930440Fuente de luz
PhytotronIlka Zelln.a.Parael cultivo de plantas
Polymin PBASF 79002360Agente floculante
POLYTRON PT 6100 DKinematica11010110Dispositivo de homogeneización con herramienta de cuchilla personalizada
ProteinA Life technologies10-1006Proteína de unión a anticuerpos
Cloruro de sodioCarl Roth GmbHP029.2Componente de medios
Sinergia HTBioTekSIAFRTLector de placas de fluorescencia
TRISCarl Roth GmbH4855.3Componente de medios
Tween-20Carl Roth GmbH9127.3Componente de medios
VelaPad 60PallVP60G03KNH4Carcasa del filtro
Zetasizer Nano ZSMalvernZEN3600DLS Medición de la distribución del tamaño de partícula

Referencias

  1. Godfray, H. C. J., et al. Food Security: The Challenge of Feeding 9 Billion People. Science. 327, 812-818 (2010).
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