Produktaufarbeitung at RWTH Aachen

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Nenne Trenneigenschaften eines Moleküls.

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Nenne den Aufbau und die Unterschiede zwischen einer Zellmembran und einer Zellwand.

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Definition Extraktion

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Nennen Sie aus der Vorlesung bekannte verschiedene Arten von Extraktionskolonnen. Geben Sie außerdem an, welche der Kolonnen mit Energieeintrag und welche ohne Energieeintrag betrieben werden.

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Wie funktioniert der DSP für monoklonale Antikörper aus CHO-Zellen?

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Wechselwirkung bei: Normal Phase Chromatographie

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Welche Bedingungen sind bei der Extraktion aus zellfreiem Abstrom oder unmittelbar aus dem Bioreaktor zu beachten?

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Wechselwirkung bei: Chirale Chromatographie

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Wechselwirkung bei: Adsorptions -Chromatographie

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Sie lassen verschiedene Zellarten in unterschiedlichen Medien sedimentieren. Dabei messen

Sie die Strecke zwischen Gefäßöffnung und der obersten Zelle (am wenigsten weit

sedimentiert) zu einem festgelegten Zeitpunkt. Wie beeinflussen der Dichteunterschied, der Partikeldurchmesser und die Viskosität des Mediums die relative Sedimentationsstrecke (Δh/h)? Wie verändert sich die Geschwindigkeit? Tragen Sie den qualitativen Verlauf grafisch

auf. Nehmen Sie vereinfacht den Zusammenhang nach Stokes an.

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Welche Kriterien sprechen für die Auswahl der Extraktion als Aufarbeitungsmethode? (8 Kriterien)

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Welche nicht-mechanische Zellaufschlussmethoden gibt es?

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Produktaufarbeitung

Nenne Trenneigenschaften eines Moleküls.

• Größe
• Dichte
• Diffusionskoeffizienten
• Elektrostatische oder hydrophobe Wechselwirkungen
• Löslichkeit
• Dampfdruck


➔ Organische Säuren und AS sind pH-abhängig geladen → Löslichkeit von Ladung abhängig

Produktaufarbeitung

Nenne den Aufbau und die Unterschiede zwischen einer Zellmembran und einer Zellwand.

Zellmembran
• Flexible Phospholipiddoppelschicht
➔ Massenaustausch


Zellwand
• Zuckerpolymer
→Schutz & Stabilität

Produktaufarbeitung

Definition Extraktion

Extraktion: Herauslösen eines oder mehrerer Stoffe aus einem (flüssigen) Trägerstoff mit einer weiteren (nicht-mischbaren) Flüssigkeit als Lösungsmittel.

Produktaufarbeitung

Nennen Sie aus der Vorlesung bekannte verschiedene Arten von Extraktionskolonnen. Geben Sie außerdem an, welche der Kolonnen mit Energieeintrag und welche ohne Energieeintrag betrieben werden.

Ausschließlich ohne Energieeintrag:

• Sprühkolonne

Sowohl ohne als auch mit Energieeintrag (als pulsierende Kolonne) möglich:

• Siebbodenkolonne

• Füllkörperkolonne

Ausschließlich mit Energieeintrag

• Kolonne mit rotierenden Einbauten

Produktaufarbeitung

Wie funktioniert der DSP für monoklonale Antikörper aus CHO-Zellen?

1. Abtrennung von CHO und Aufkonzentrierung (nach Größe): MF zur Zellabtrennung dann UF zur Aufkonzentrierung

2. Affinitätsadsorption mittels Protein A bzw. G (Affinitätschroma)

3. Ionenaustauschchromatographie IEC 

4. Normal, Reversed oder Hydrophobic Interaction Chromatography (nach Polarität)
5. Umpuffern über UF/DF und SF zur Virenentfernung
6. Mehrere UF/DF zum Umpuffern und Lagern zwischendurch

Produktaufarbeitung

Wechselwirkung bei: Normal Phase Chromatographie

Hydrophile Interaktion

Produktaufarbeitung

Welche Bedingungen sind bei der Extraktion aus zellfreiem Abstrom oder unmittelbar aus dem Bioreaktor zu beachten?

Geschieht die Extraktion aus dem zellfreien Abstrom, so muss das Extraktionsmittel so gewählt werden, dass es das Produkt nicht schädigt (z. B. deaktiviert).

Erfolgt die Extraktion unmittelbar im Bioreaktor, so darf das Extraktionsmittel zusätzlich nicht toxisch für den Biokatalysator sein.

Produktaufarbeitung

Wechselwirkung bei: Chirale Chromatographie

Sterische 3-Punkt-Interaktion

Produktaufarbeitung

Wechselwirkung bei: Adsorptions -Chromatographie

Oberflächenbindung, 

H-Brücken,

sterische Interaktion

Produktaufarbeitung

Sie lassen verschiedene Zellarten in unterschiedlichen Medien sedimentieren. Dabei messen

Sie die Strecke zwischen Gefäßöffnung und der obersten Zelle (am wenigsten weit

sedimentiert) zu einem festgelegten Zeitpunkt. Wie beeinflussen der Dichteunterschied, der Partikeldurchmesser und die Viskosität des Mediums die relative Sedimentationsstrecke (Δh/h)? Wie verändert sich die Geschwindigkeit? Tragen Sie den qualitativen Verlauf grafisch

auf. Nehmen Sie vereinfacht den Zusammenhang nach Stokes an.

Mit zunehmender Partikeldichte nimmt die Sedimentationsgeschwindigkeit linear zu.


Mit zunehmender Viskosität nimmt die Sedimentationsgeschwindigkeit asymptotisch ab.


Mit zunehmender Partikelgröße nimmt die Sedimentationsgeschwindigkeit exponentiell zur 2

Potenz zu.

Produktaufarbeitung

Welche Kriterien sprechen für die Auswahl der Extraktion als Aufarbeitungsmethode? (8 Kriterien)

• Konzentration der Schlüsselkomponente ist niedrig

• Schlüsselkomponente ist thermisch instabil oder reaktiv


• Trägerkomponenten habe hohe oder niedrige Siedepunkte und Rektifikation wird daher kostenintensiv (Vakuumdestillation)

• Siedepunkte der Komponenten liegen zu dicht beeinander oder es existiert ein azeotropes Stoffgemisch


• Eine Klasse an Komponenten (z.B. Aromate) mit einem großen Bereich an Siedepunkten muss gleichzeitig aus seiner Lösung abgetrennt werden

• höhere Selektivität, Lösung von möglichst viel Extraktstoff, größere Kapazität für den aufzunehmenden Extraktstoff


• größere Dichtedifferenz zwischen Aufnehmer und Abgeber erleichtert die Phasentrennung

• niedrigerer Preis des Extraktionsmittels vermindert die Aufarbeitungskosten

Produktaufarbeitung

Welche nicht-mechanische Zellaufschlussmethoden gibt es?

enzymatische Lyse, chemische Lyse, physikalische Lyse

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