Name: Procedimiento para evaluar la eficacia de floculantes para la eliminación de partículas dispersas en extractos de plantas (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-04-09T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 37 s
Description: Aprende a evaluar floculantes para eliminar partículas dispersas en extractos de plantas mediante diseño de experimentos. Este método optimiza la clarificación, aumenta la capacidad de filtración y reduce costos de procesamiento.

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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.

<ol><li>Godfray, H. C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Food+Security%3A+The+Challenge+of+Feeding+9+Billion+People%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Food Security: The Challenge of Feeding 9 Billion People.</a> Science. 327, 812-818 (2010).</li>
<li>Fischer, R., Schillberg, S., Buyel, J. F., Twyman, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Commercial+aspects+of+pharmaceutical+protein+production+in+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Pharm.+Des%22%5BJournal%5D)">Commercial aspects of pharmaceutical protein production in plants.</a> Curr. Pharm. Des. 19, 5471-5477 (2013).</li>
<li>Pastores, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Phase+3%2C+multicenter%2C+open-label%2C+switchover+trial+to+assess+the+safety+and+efficacy+of+taliglucerase+alfa%2C+a+plant+cell-expressed+recombinant+human+glucocerebrosidase%2C+in+adult+and+pediatric+patients+with+Gaucher+disease+previously+treated+with+imiglucerase%5BTitle%5D)+AND+%22Blood+Cells+Mol.+Dis%22%5BJournal%5D)">A Phase 3, multicenter, open-label, switchover trial to assess the safety and efficacy of taliglucerase alfa, a plant cell-expressed recombinant human glucocerebrosidase, in adult and pediatric patients with Gaucher disease previously treated with imiglucerase.</a> Blood Cells Mol. Dis. 53, 253-260 (2014).</li>
<li>De Paepe, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+study+between+spiral-filter+press+and+belt+press+implemented+in+a+cloudy+apple+juice+production+process%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chem%22%5BJournal%5D)">A comparative study between spiral-filter press and belt press implemented in a cloudy apple juice production process.</a> Food Chem. 173, 986-996 (2015).</li>
<li>Buyel, J. F., Twyman, R. M., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extraction+and+downstream+processing+of+plant-derived+recombinant+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Adv%22%5BJournal%5D)">Extraction and downstream processing of plant-derived recombinant proteins.</a> Biotechnol. Adv. 33, 902-913 (2015).</li>
<li>Wilken, L. R., Nikolov, Z. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recovery+and+purification+of+plant-made+recombinant+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Adv%22%5BJournal%5D)">Recovery and purification of plant-made recombinant proteins.</a> Biotechnol. Adv. 30, 419-433 (2012).</li>
<li>Buyel, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Process+development+trategies+in+plant+molecular+farming%5BTitle%5D)+AND+%22Curr.+Pharm.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Process development trategies in plant molecular farming.</a> Curr. Pharm. Biotechnol. 16, 966-982 (2015).</li>
<li>Hassan, S., Keshavarz-Moore, E., Ma, J., Thomas, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Breakage+of+transgenic+tobacco+roots+for+monoclonal+antibody+release+in+an+ultra-scale+down+shearing+device%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Breakage of transgenic tobacco roots for monoclonal antibody release in an ultra-scale down shearing device.</a> Biotechnol. Bioeng. 111, 196-201 (2014).</li>
<li>Hassan, S., van Dolleweerd, C. J., Ioakeimidis, F., Keshavarz-Moore, E., Ma, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Considerations+for+extraction+of+monoclonal+antibodies+targeted+to+different+subcellular+compartments+in+transgenic+tobacco+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Biotechnol.+J%22%5BJournal%5D)">Considerations for extraction of monoclonal antibodies targeted to different subcellular compartments in transgenic tobacco plants.</a> Plant Biotechnol. J. 6, 733-748 (2008).</li>
<li>Buyel, J. F., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scale-down+models+to+optimize+a+filter+train+for+the+downstream+purification+of+recombinant+pharmaceutical+proteins+produced+in+tobacco+leaves%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+J%22%5BJournal%5D)">Scale-down models to optimize a filter train for the downstream purification of recombinant pharmaceutical proteins produced in tobacco leaves.</a> Biotechnol. J. 9, 415-425 (2014).</li>
<li>Buyel, J. F., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Downstream+processing+of+biopharmaceutical+proteins+produced+in+plants%3A+the+pros+and+cons+of+flocculants%5BTitle%5D)+AND+%22Bioengineered%22%5BJournal%5D)">Downstream processing of biopharmaceutical proteins produced in plants: the pros and cons of flocculants.</a> Bioengineered. 5, 138-142 (2014).</li>
<li>Gregory, J., Barany, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adsorption+and+flocculation+by+polymers+and+polymer+mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Adsorption and flocculation by polymers and polymer mixtures.</a> Adv. Colloid Interface Sci. 169, 1-12 (2011).</li>
<li>Zhou, Y., Franks, G. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flocculation+mechanism+induced+by+cationic+polymers+investigated+by+light+scattering%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Flocculation mechanism induced by cationic polymers investigated by light scattering.</a> Langmuir. 22, 6775-6786 (2006).</li>
<li>Runkana, V., Somasundaran, P., Kapur, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mathematical+modeling+of+polymer-induced+flocculation+by+charge+neutralization%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Mathematical modeling of polymer-induced flocculation by charge neutralization.</a> J. Colloid Interface Sci. 270, 347-358 (2004).</li>
<li>Hjorth, M., Jorgensen, B. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymer+flocculation+mechanism+in+animal+slurry+established+by+charge+neutralization%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">Polymer flocculation mechanism in animal slurry established by charge neutralization.</a> Water Res. 46, 1045-1051 (2012).</li>
<li>Buyel, J. F., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flocculation+increases+the+efficacy+of+depth+filtration+during+the+downstream+processing+of+recombinant+pharmaceutical+proteins+produced+in+tobacco%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Biotechnol.+J%22%5BJournal%5D)">Flocculation increases the efficacy of depth filtration during the downstream processing of recombinant pharmaceutical proteins produced in tobacco.</a> Plant Biotechnol. J. 12, 240-252 (2014).</li>
<li>Buyel, J. F., Opdensteinen, P., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose-based+filter+aids+increase+the+capacity+of+depth+filters+during+the+downstream+processing+of+plant-derived+biopharmaceutical+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+J%22%5BJournal%5D)">Cellulose-based filter aids increase the capacity of depth filters during the downstream processing of plant-derived biopharmaceutical proteins.</a> Biotechnol. J. 10, 584-591 (2014).</li>
<li>Yasarla, L. R., Ramarao, B. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+Flocculation+of+Lignocellulosic+Hydrolyzates+by+Polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Ind.+Eng.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Dynamics of Flocculation of Lignocellulosic Hydrolyzates by Polymers.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 51, 6847-6861 (2012).</li>
<li>Montgomery, D. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMontgomery%2C+DC+%22Design+and+Analysis+of+Experiments%22">Design and Analysis of Experiments</a>. , John Wiley & Sons Incorporated. (2007).</li>
<li>Buyel, J. F., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+complex+systems+using+the+design+of+experiments+approach%3A+transient+protein+expression+in+tobacco+as+a+case+study%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Characterization of complex systems using the design of experiments approach: transient protein expression in tobacco as a case study.</a> J. Vis. Exp. , e51216(2014).</li>
<li>Espuny Garcia Del Real, G., Davies, J., Bracewell, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scale-down+characterization+of+post-centrifuge+flocculation+processes+for+high-throughput+process+development%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Scale-down characterization of post-centrifuge flocculation processes for high-throughput process development.</a> Biotechnol. Bioeng. 111, 2486-2498 (2014).</li>
<li>Rathore, A. S., Sofer, G. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRathore%2C+AS+%22Process+Validation+in+Manufacturing+of+Biopharmaceuticals%2C+3rd+edn%2C+Vol.+1%22">Process Validation in Manufacturing of Biopharmaceuticals, 3rd edn, Vol. 1</a>. , Taylor & Francis. (2012).</li>
<li>Kang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+a+Novel+and+Efficient+Cell+Culture+Flocculation+Process+Using+a+Stimulus+Responsive+Polymer+to+Streamline+Antibody+Purification+Processes%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Development of a Novel and Efficient Cell Culture Flocculation Process Using a Stimulus Responsive Polymer to Streamline Antibody Purification Processes.</a> Biotechnol. Bioeng. 110, 2928-2937 (2013).</li>
<li>Menkhaus, T. J., Eriksson, S. U., Whitson, P. B., Glatz, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Host+selection+as+a+downstream+strategy%3A+Polyelectrolyte+precipitation+of+beta-glucuronidase+from+plant+extracts%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Host selection as a downstream strategy: Polyelectrolyte precipitation of beta-glucuronidase from plant extracts.</a> Biotechnol. Bioeng. 77, 148-154 (2002).</li>
<li>Holler, C., Vaughan, D., Zhang, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyethyleneimine+precipitation+versus+anion+exchange+chromatography+in+fractionating+recombinant+beta-glucuronidase+from+transgenic+tobacco+extract%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Chromatogr.+A%22%5BJournal%5D)">Polyethyleneimine precipitation versus anion exchange chromatography in fractionating recombinant beta-glucuronidase from transgenic tobacco extract.</a> J. Chromatogr. A. 1142, 98-105 (2007).</li>
<li>Buyel, J. F., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+polymers+are+more+effective+than+natural+flocculants+for+the+clarification+of+tobacco+leaf+extracts%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Synthetic polymers are more effective than natural flocculants for the clarification of tobacco leaf extracts.</a> J. Biotechnol. 195, 37-42 (2014).</li>
<li>Pearson, C. R., Heng, M., Gebert, M., Glatz, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Zeta+potential+as+a+measure+of+polyelectrolyte+flocculation+and+the+effect+of+polymer+dosing+conditions+on+cell+removal+from+fermentation+broth%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Zeta potential as a measure of polyelectrolyte flocculation and the effect of polymer dosing conditions on cell removal from fermentation broth.</a> Biotechnol. Bioeng. 87, 54-60 (2004).</li>
<li>Buyel, J. F., Gruchow, H. M., Boes, A., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rational+design+of+a+host+cell+protein+heat+precipitation+step+simplifies+the+subsequent+purification+of+recombinant+proteins+from+tobacco%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem.+Eng.+J%22%5BJournal%5D)">Rational design of a host cell protein heat precipitation step simplifies the subsequent purification of recombinant proteins from tobacco.</a> Biochem. Eng. J. 88, 162-170 (2014).</li>
<li>Wang, S., Liu, C., Li, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+polymer+flocculants+on+coagulation-microfiltration+of+surface+water%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">Impact of polymer flocculants on coagulation-microfiltration of surface water.</a> Water Res. 47, 4538-4546 (2013).</li>
<li>Menkhaus, T. J., Anderson, J., Lane, S., Waddell, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyelectrolyte+flocculation+of+grain+stillage+for+improved+clarification+and+water+recovery+within+bioethanol+production+facilities%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Polyelectrolyte flocculation of grain stillage for improved clarification and water recovery within bioethanol production facilities.</a> Bioresour. Technol. 101, 2280-2286 (2010).</li>
<li>Mune, M. A. M., Minka, S. R., Mbome, I. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimising+functional+properties+during+preparation+of+cowpea+protein+concentrate%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Optimising functional properties during preparation of cowpea protein concentrate.</a> Food Chem. 154, 32-37 (2014).</li>
<li>Buyel, J. F., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predictive+models+for+transient+protein+expression+in+tobacco+%28Nicotiana+tabacum+L.%29+can+optimize+process+time%2C+yield%2C+and+downstream+costs%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Predictive models for transient protein expression in tobacco (Nicotiana tabacum L.) can optimize process time, yield, and downstream costs.</a> Biotechnol. Bioeng. 109, 2575-2588 (2012).</li>
<li>Buyel, J. F., Kaever, T., Buyel, J. J., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predictive+models+for+the+accumulation+of+a+fluorescent+marker+protein+in+tobacco+leaves+according+to+the+promoter%2F5%27UTR+combination%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Predictive models for the accumulation of a fluorescent marker protein in tobacco leaves according to the promoter/5'UTR combination.</a> Biotechnol. Bioeng. 110, 471-482 (2013).</li>
<li>Buyel, J. F., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+juice+extractor+can+simplify+the+downstream+processing+of+plant-derived+biopharmaceutical+proteins+compared+to+blade-based+homogenizers%5BTitle%5D)+AND+%22Process+Biochem%22%5BJournal%5D)">A juice extractor can simplify the downstream processing of plant-derived biopharmaceutical proteins compared to blade-based homogenizers.</a> Process Biochem. 50, 859-866 (2014).</li>
<li>Anderson, M. J., Whitcomb, P. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAnderson%2C+MJ+%22DOE+Simplified%3A+Practical+Tools+for+Effective+Experimentation.+Vol.+1%22">DOE Simplified: Practical Tools for Effective Experimentation. Vol. 1</a>. 1, Taylor & Francis. (2000).</li>
<li>Anderson, M. J., Whitcomb, P. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAnderson%2C+MJ+%22Response+Surface+Methods+Simplified%22">Response Surface Methods Simplified</a>. , Productivity Press. (2005).</li>
<li>Buyel, J. F., Fischer, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generic+chromatography-based+purification+strategies+accelerate+the+development+of+downstream+processes+for+biopharmaceutical+proteins+produced+in+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+J%22%5BJournal%5D)">Generic chromatography-based purification strategies accelerate the development of downstream processes for biopharmaceutical proteins produced in plants.</a> Biotechnol. J. 9, 566-577 (2014).</li>
<li>Myers, R. H., Montgomery, D. C., Anderson-Cook, C. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMyers%2C+RH+%22Response+Surface+Methodology%3A+Process+and+Product+Optimization+Using+Designed+Experiments%22">Response Surface Methodology: Process and Product Optimization Using Designed Experiments</a>. , Wiley. (2009).</li>
</ol>

El autor no tiene ningún conflicto de intereses a revelar.

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...

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&gt; 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&gt; 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.

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

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

Procedure to Evaluate the Efficiency of Flocculants for the Removal of Dispersed Particles from Plant Extracts

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.

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...

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.

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

Plants are important to humans not only because they provide commodities such as food, feed and raw materials, but increasingly because they can be used ...

El objetivo general del siguiente experimento es identificar floculantes que puedan mejorar la eliminación de partículas dispersas de extractos vegetales. Esto se logra mediante el diseño experimental para identificar los polímeros más eficaces y los parámetros que controlan la agregación de estas partículas dispersas. El segundo paso define el flujo de trabajo, que corresponde a las operaciones unitarias utilizadas en una aplicación a gran escala.A continuación, se preparan extractos de hojas para floculantes en diversas condiciones y se analizan con el fin de medir la turbidez y la recuperación del producto. Los resultados muestran las condiciones óptimas de floculación y los polímeros basados en una evaluación del modelo de diseño de experimentos, que abreviamos como DoE. La principal ventaja de esta técnica en comparación con la clarificación tradicional mediante filtración en profundidad únicamente, es que la capacidad del filtro puede aumentarse varias veces, reduciendo así los costos totales del proceso.La floculación puede aumentar el diámetro efectivo de las partículas y facilitar su eliminación mediante centrifugación o filtración. Por lo tanto, primero deben identificarse los parámetros del proceso ambiental que son relevantes para el procedimiento de floculación. Típicamente, existen varios de estos parámetros.Por lo tanto, un enfoque de diseño de experimentos (DoE) es apropiado dada la falta de modelos mecanicistas. El DoE se establece seleccionando parámetros basados en datos de la literatura y conocimientos previos. Los parámetros típicos incluyen el tiempo de incubación, así como el tipo y la concentración de polímero.Los resultados experimentales que se utilizan para evaluar la eficiencia de la floculación, como la filtrabilidad, también se definen antes del experimento. Esta información luego se introduce en un diseño de experimentos (DoE) adecuado según el número de factores que se investigarán y el grado de conocimiento ya acumulado sobre el sistema. Se desarrolla un flujo de trabajo que abarca todos los pasos relevantes para la floculación y el procesamiento a escala de laboratorio de extractos vegetales.El volumen de la alícuota debe ser lo suficientemente pequeño como para permitir un alto rendimiento de muestras. El rendimiento del equipo de laboratorio debe correlacionarse con el de los dispositivos a escala de proceso. Las plantas se cultivan de una manera que representa el proceso final.Y todas las utilidades se preparan antes de comenzar los experimentos de extracción y floculación. Las soluciones stock de floculantes se preparan cuidadosamente teniendo en cuenta cualquier pre-dilución realizada por el fabricante. Elegir la misma concentración stock para todos los floculantes simplifica las posteriores pipetaciones, reduciendo la probabilidad de errores.Los componentes del tampón, el pH y la conductividad de cada solución stock fresca de floculante se preparan para que coincidan con las condiciones de los extractos. El cronograma del diseño de experimentos (DoE) se convierte en un esquema de pipeteo que indica los volúmenes de soluciones stock que deben agregarse a las muestras de extracto vegetal. Las muestras de extracto vegetal se preparan a partir de hojas de tabaco cosechadas, utilizando los tampones que coinciden con las condiciones que se probarán en el DoE.Mientras se agita el extracto, se preparan alícuotas que coinciden con el volumen predefinido. Esto garantizará una distribución homogénea de partículas en todas las muestras. Se añade tampón de extracción a cada alícuota para que cada muestra tenga el mismo volumen una vez que se haya agregado el stock de floculante.El volumen de la solución stock definido en el diseño de experimentos (DoE) se añade a la muestra secuencialmente según indica el orden aleatorizado de ejecución. El polímero se distribuye homogéneamente a través de la muestra agitando el tubo inmediatamente después de añadir el polímero, lo que también garantizará que los resultados de floculación sean reproducibles. El método puede modificarse fácilmente para probar combinaciones de floculantes o la adición repetida del mismo floculante.Pero esto debe implementarse en el diseño de experimentos (DoE). La formación de flocs generalmente requiere un tiempo de incubación de tres a 30 minutos. Es necesario ajustarse a los tiempos de incubación definidos en el diseño de experimentos (DoE) para obtener resultados reproducibles.Se puede utilizar ya sea la velocidad de sedimentación de los flocs o la turbidez de los filtrados y las capacidades del filtro para evaluar el rendimiento del floculante. También es importante confirmar que los polímeros no interfieran con productos como las proteínas. Una vez confirmada la calidad de los datos, la información puede transferirse al software DoE.Los datos experimentales se analizan utilizando las herramientas integradas en el software de DoE, incluidas la transformación de datos, la selección de factores y las herramientas de control de calidad. Además de utilizar estas herramientas, el modelo final también debe coincidir con las leyes básicas de la física y la termodinámica. Una vez confirmada la calidad del modelo, este puede utilizarse para predecir las condiciones óptimas para la floculación.Seg&uacute;n las predicciones del modelo, el espacio de dise&ntilde;o puede reducirse a la regi&oacute;n m&aacute;s relevante, para la cual puede establecerse un nuevo dise&ntilde;o de experimentos (DoE), repitiendo el procedimiento descrito anteriormente. Los resultados pueden luego confirmarse a escala piloto o de producci&oacute;n. En este estudio representativo, se evalu&oacute; el rendimiento de 23 floculantes sint&eacute;ticos diferentes y cuatro naturales en cuanto a su capacidad para flocular extractos de hojas de tabaco mediante un enfoque de dise&ntilde;o de experimentos (DoE).Teniendo en cuenta parámetros específicos del polímero, como la concentración y el tipo de polímero, así como también parámetros del proceso, como el tiempo de incubación, la temperatura, el pH del tampón y la conductividad. Con la secuencia de cuatro diseños IV-óptimos anidados, que incluyeron un total de aproximadamente 200 alícuotas de extracto de 20 mL, descubrimos que Polymin P fue el floculante más eficaz para extractos de tabaco en el rango de pH de cuatro a ocho, siempre que la temperatura estuviera entre cuatro y 30 grados Celsius. Un tiempo de incubación de 15 minutos fue suficiente para la floculación, pero la eficacia disminuyó a conductividades superiores a 40 mS por cm.Sin embargo, el enfoque de diseño de experimentos (DoE) mostró que Catiofast VSH era complementario a Polymin P, logrando una floculación efectiva a conductividades superiores a 40 mS por cm. Cuando estos floculantes se introdujeron en el procesamiento posterior de extractos de tabaco, la capacidad de los filtros de profundidad empleados aumentó entre 3,2 y 5,7 veces, reduciendo en consecuencia el costo de los productos para esta etapa. Confirmamos que los floculantes no redujeron la recuperación de proteínas diana, incluyendo un anticuerpo monoclonal, una proteína fluorescente, una lectina y diferentes candidatos a vacunas.Las condiciones óptimas de floculación también se confirmaron en un lote piloto de 100 L. Los resultados del diseño de experimentos (DoE) también se transfirieron con éxito a extractos de tabaco preparados con una prensa de tornillo en lugar de un homogeneizador basado en cuchillas, lo que subraya la amplia aplicabilidad de la información obtenida. También adaptamos el método para probar combinaciones de floculantes, que funcionaron igual de bien.Después de ver este video, debería comprender cómo configurar experimentos de floculación para extractos vegetales utilizando un enfoque de diseño de experimentos (DoE).

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Research

Investigación

JoVE Journal

Biology

Biología

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