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

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 pa....

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, tie....

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.......

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.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
2100P Turbidímetro portátil	Hach	4650000	Turbidímetro
2G12 anticuerpo	Polymun	AB002	Anticuerpo de referencia
Biacore T200	GE Healthcare	28-9750-01	Dispositivo SPR
BP-410	Furh	2632410001	Filtro de bolsa
Catiofast VSH	BASF	79002360	Agente
floculanteCentrífuga 5415D	Eppendorf	5424 000.410	Centrífuga
Tubo de centrífuga 15 ml	Tubo de reacción	Labomedic	2017106
Tubo de centrífuga 50 ml autónomo	Labomedic	1110504	Tubo de reacción
Chitosan	Carl Roth GmbH	5375.1	Agente floculante
Design-Expert(R) 8	Stat-Ease, Inc.	n.a.DoE	software
Fosfato disódico	Carl Roth GmbH	4984.3 y nbsp;	Componente multimedia
Ferty 2 Mega	Kammlott	5.220072	Fertilizante
Forma -86C ULT	congelador ThermoFisher	88400	Freezer
Greenhouse	n.a.n.a.Para		el cultivo de plantas
Grodan Rockwool Cubes 10 x 10 cm	Grodan	102446	Bloque de lana de roca
HEPES	Carl Roth GmbH	9105.3	Componente de medios
K700P 60D	Pall	5302305	Capa filtrante de profundidad
KS50P 60D	Pall	B12486	Capa filtrante de profundidad
Miracloth	Labomedic	475855-1R	Tela filtrante
MultiLine Multi 3410 IDS	WTW WTW_2020		Medidor de pH / conductímetro
Osram blanco frío 36 W	Osram	4930440	Fuente de luz
Phytotron	Ilka Zell	n.a.Para	el cultivo de plantas
Polymin P	BASF 79002360		Agente floculante
POLYTRON PT 6100 D	Kinematica	11010110	Dispositivo de homogeneización con herramienta de cuchilla personalizada
Protein	A Life technologies	10-1006	Proteína de unión a anticuerpos
Cloruro de sodio	Carl Roth GmbH	P029.2	Componente de medios
Sinergia HT	BioTek	SIAFRT	Lector de placas de fluorescencia
TRIS	Carl Roth GmbH	4855.3	Componente de medios
Tween-20	Carl Roth GmbH	9127.3	Componente de medios
VelaPad 60	Pall	VP60G03KNH4	Carcasa del filtro
Zetasizer Nano ZS	Malvern	ZEN3600	DLS Medición de la distribución del tamaño de partícula