Điều gì làm cho máy tách từ tinh chế protein nhanh hơn cột?

Máy tách từ tính tinh chế protein sử dụng hạt từ tính thay vì giường cột đóng gói. Các hạt liên kết các protein mục tiêu trực tiếp trong chất lỏng. Sau đó, một từ trường kéo chúng ra trong một bước sạch. Không có nhựa dễ vỡ. Không có đường dẫn dòng chảy bị chặn. Công nghệ này hiện phổ biến trong sản xuất protein tái tổ hợp, phát triển vắc-xin và sản xuất bộ dụng cụ chẩn đoán thông lượng cao. Nhiều nhóm nghiên cứu sử dụng nó để tinh chế kháng thể, nghiên cứu protein bề mặt tế bào và làm sạch axit nucleic trong các dự án omics. Các phòng thí nghiệm dược phẩm sinh học hàng đầu và các nền tảng tự động hóa đã xây dựng quy trình làm việc xung quanh tách từ. Tuy nhiên, hầu hết các nhóm vẫn đặt ra cùng một câu hỏi: nếu nguyên tắc đơn giản như vậy, tại sao nó lại nhanh hơn nhiều so với các cột thông thường?

(Sản xuất protein tái tổ hợp | Mẫu khoa học BioRender)

Tại sao các cột truyền thống gặp khó khăn mộts Bạn mở rộng quy mô

Các cột sắc ký đã giành được vị trí của chúng trong phòng thí nghiệm. Chúng quen thuộc, được ghi lại trong vô số SOP và thường đã được xác nhận cho môi trường GMP. Khi bạn vượt qua khối lượng thử nghiệm nhỏ thành các lô nhiều lít, những hạn chế đó bắt đầu chiếm lĩnh cả ngày.

Các cột tốt ở quy mô băng ghế dự bị đột nhiên trở thành một hạn chế lớn:

• Các giai đoạn cân bằng, rửa và tái tạo mở rộng

• Nhạy cảm với các mẫu nhớt hoặc bị ô nhiễm làm ảnh hưởng đến dòng chảy

• Điều chỉnh thủ công liên tục đối với áp suất, van và độ dốc

Điều này nhanh chóng biến thành:

• Thời gian xử lý lâu hơn mỗi lô

• Nhiều nhân viên bị khóa vào các hoạt động cột có giá trị thấp

• Khả năng xảy ra lỗi và chạy không thành công cao hơn

Khi nhu cầu thông lượng tăng lên, một hệ thống cần được chú ý liên tục không còn ý nghĩa nữa.

Làm thế nào một Thay đổi máy tách từ thanh lọc protein tTrò chơi

Máy tách từ thanh lọc protein đi theo một lộ trình khác. Hạt từ tính thay thế giường đóng gói làm pha rắn. Thay vì đẩy mẫu qua một cột, bạn trộn các hạt trực tiếp với chất lỏng, cho phép các protein mục tiêu của bạn liên kết, sau đó sử dụng từ trường để kéo các hạt sang một bên hoặc đáy bình.

Không có giường mỏng manh để đóng gói. Không có đường dẫn dòng chảy để tắc nghẽn. Không vật lộn với áp lực ngược.

Nguyên tắc cốt lõi rất đơn giản:

• Trộn hạt và mẫu

• Liên kết các phân tử mục tiêu

• Chụp hạt bằng từ trường

• Loại bỏ phần nổi trên, rửa sạch và rửa trôi

Sự đơn giản về mặt vật lý đó là một phần quan trọng lý do tại sao Máy tách từ tinh chế protein có thể cung cấp chu kỳ ngắn hơn trên quy mô lớn.

Điều gì thực sự làm cho máy tách từ tinh chế protein nhanh hơn?

Một Máy tách từ tinh chế protein hiện đại không chỉ là một nam châm dán vào chai. Đây là một hệ thống được xây dựng có mục đích để xử lý protein, axit nucleic và tế bào dựa trên hàng loạt. Thiết kế của từ trường, bình chứa và bộ điều khiển đều góp phần tạo nên tốc độ và tính nhất quán.

• Từ trường đồng đều, hành vi hạt có thể dự đoán được

Trong các thiết lập ngẫu hứng, trường có thể mạnh nhưng không đồng đều. Các hạt đập vào một góc, tạo thành các cục dày đặc và trở nên khó rửa hoặc rửa trôi hiệu quả. Máy tách từ tinh chế protein được thiết kế tốt tạo ra một trường đồng đều, ổn định trên khối lượng làm việc để:

• Các hạt ở mọi vùng đều cảm nhận được một lực từ tương tự

• Giảm kết tụ, cải thiện khả năng rửa và rửa giải

• Giảm thiểu tổn thất hạt và sản phẩm qua nhiều chu kỳ

Bởi vì chuyển động của hạt có thể dự đoán được, bạn có thể tối ưu hóa thời gian trộn và chụp thay vì đệm quá mức "đề phòng". Trong thực tế, điều này dẫn đến việc tách nhanh hơn, năng suất ổn định hơn và ít thay đổi giữa các lô hơn.

• Được xây dựng để mở rộng quy mô, không chỉ là thử nghiệm để bàn

Hầu hết các nhóm bắt đầu với các thử nghiệm quy mô nhỏ trong ống, đĩa hoặc bình lắc. Bài kiểm tra căng thẳng thực sự đến khi bạn cần xử lý lít hoặc hàng chục lít mà không cần thiết kế lại toàn bộ quy trình của mình.

Máy tách từ tính tinh chế protein được thiết kế với mục đích nhảy vọt đó:

• Nguyên tắc tách lõi tương tự áp dụng từ mililit đến lô nhiều lít

• Khối lượng làm việc có thể được khớp với kích thước lô hiện có của bạn

• Các giao thức mở rộng quy mô chủ yếu bằng cách điều chỉnh khối lượng và thời gian, không phải bằng cách viết lại quy trình làm việc

Sự liên tục đó giúp đơn giản hóa việc chuyển giao công nghệ từ R&D sang thử nghiệm và sản xuất. Thay vì phát triển một "phiên bản cột" và một "phiên bản sản xuất" riêng biệt, bạn giữ một chiến lược tách từ tính và điều chỉnh nó khi khối lượng tăng lên. Điều này có thể rút ngắn thời gian xác nhận và giảm bớt bất ngờ khi bạn đạt được sản xuất GMP.

• Phân tách theo hướng dữ liệu thay vì phỏng đoán

Một ưu điểm khác của nền tảng Máy tách từ thanh lọc protein chuyên dụng là khả năng tích hợp giám sát thời gian thực và điều khiển thông minh. Trong các thiết lập từ sinh học hiện đại, các cảm biến và phần mềm tích hợp theo dõi quá trình thông qua quá trình liên kết, rửa và rửa giải.

Điều này cung cấp cho nhóm của bạn khả năng:

• Theo dõi trạng thái tách biệt trong thời gian thực thay vì chờ kết quả kiểm tra cuối cùng

•Bắt kết hợp hạt hoặc chụp không đầy đủ trước khi nó trở thành sai lệch

• Điều chỉnh tốc độ trộn, thời gian chụp hoặc chu kỳ giặt để giữ năng suất và chất lượng đúng mục tiêu

Quy trình làm việc dựa trên cột cũ hơn phụ thuộc vào quan sát thủ công và cấu hình áp suất, được hướng dẫn bởi trực giác của người vận hành. Mặc dù chuyên môn đó rất quan trọng, nhưng rất khó để chuẩn hóa và gần như không thể mở rộng quy mô nhất quán giữa các nhóm và địa điểm. Quy trình làm việc của Máy tách từ tính tinh chế protein tự động hơn, dựa trên dữ liệu giúp biến "kiến thức bộ lạc" thành các thông số và công thức có thể lặp lại.

(Ứng dụng mới của protein từ tính: Tinh chế một bước thuận tiện

và Cố định protein | Báo cáo khoa học)

• Vận hành an toàn hơn, đơn giản hơn cho công việc thường ngày

Đối với các nhóm xử lý nhiều lần chạy mỗi ngày, công thái học và an toàn không phải là tùy chọn. Máy tách từ tính tinh chế protein thường được đặt trong một vỏ bảo vệ để giữ nam châm mạnh tránh xa tay và dụng cụ. Thiết kế này giúp ngăn chặn các ngón tay bị kẹp và lực hút từ tính bất ngờ vào phần cứng gần đó.

Đồng thời, các giao thức dựa trên hạt thường

• Giảm hoặc loại bỏ các bước ly tâm lặp đi lặp lại

• Giảm thiểu việc chuyển mẫu thủ công giữa ống và cột

• Đơn giản hóa sơ đồ đệm và các bước xử lý

Qua nhiều tháng và nhiều năm, điều đó có thể dẫn đến ít vấn đề về công thái học hơn, ít mệt mỏi hơn và hoạt động hàng ngày trơn tru hơn cho những người điều hành dây chuyền lọc của bạn.

Đường dẫn thực tế từ các cột to Tách từ tính

Hầu hết các phòng thí nghiệm không thể tắt các cột của họ chỉ sau một đêm. Cách tiếp cận thực tế hơn là chuyển đổi theo từng giai đoạn, sử dụng Máy tách từ tinh chế protein, nơi nó mang lại lợi ích cao nhất đầu tiên.

Một điểm khởi đầu tốt là phân tích quy trình cột hiện tại của bạn:

• Xác định các bước có thời gian chờ đợi hoặc cân bằng lâu nhất

• Cờ chạy thường xuyên cần làm lại do áp suất tăng đột biến hoặc các vấn đề về dòng chảy

• Lập bản đồ nơi mất hạt hoặc sản phẩm gây đau đớn nhất cho năng suất và chi phí

Các bước ma sát cao này thường là ứng cử viên tốt nhất để thay thế bằng giai đoạn tách từ. Bạn có thể giới thiệu Máy tách từ tính tinh chế protein vào một phần duy nhất của quy trình làm việc trong khi giữ nguyên phần còn lại, sau đó mở rộng sang nhiều bước hơn khi sự tự tin và chuyên môn nội bộ tăng lên.

Khi nền tảng mới được tích hợp, công việc hàng ngày bắt đầu khác:

• Ít bước ly tâm và trao đổi đệm hơn

• Tổng thời gian xử lý ngắn hơn mỗi lô

• Ít can thiệp thủ công hơn trong quá trình chụp và rửa

Bởi vì cùng một hệ thống từ sinh học có thể hỗ trợ tinh chế protein, phân lập axit nucleic, tách tế bào, xúc tác sinh học và chuẩn bị thuốc thử chẩn đoán, nhiều nhóm cuối cùng chuẩn hóa nhiều quy trình làm việc trên một nền tảng Máy tách từ tinh chế protein. Điều đó có thể đơn giản hóa việc đào tạo, giảm số lượng loại phần cứng tại chỗ và làm cho việc xác nhận lâu dài trở nên đơn giản hơn.

Các bước tiếp theo

Nếu tính năng lọc dựa trên cột của bạn đang gặp khó khăn trong việc theo kịp thông lượng hiện tại hoặc theo kế hoạch, đây là thời điểm tốt để kiểm tra lại thiết lập của bạn. Máy tách từ tinh chế protein có thể giúp bạn:

• Cắt giảm thời gian xử lý mà không làm giảm chất lượng
• Bảo vệ cả hạt từ tính và các mẫu có giá trị
• Chuyển đổi suôn sẻ hơn từ thử nghiệm quy mô mililit sang sản xuất quy mô lít

Nếu bạn tò mò điều này sẽ trông như thế nào trong môi trường của mình, hãy bắt đầu bằng cách lập bản đồ các điểm khó khăn hiện tại của bạn và xác định một hoặc hai bước mà quy trình làm việc từ tính có thể có tác động lớn nhất. Từ đó, bạn có thể đánh giá Máy tách từ tính tinh chế protein một cách có kiểm soát và bắt đầu giảm áp lực cho cả cột và người vận hành của bạn.