Modellierung und Simulation von Chromatographie mit sphärischen Beads

Im BMBF-Verbundprojekt AMSCHA entwickeln wir Modelle zur Simulation der Trennung von Protein- und Zellsuspensionen. Die Abkürzung des Projektes steht für »Analyse, Modellierung und Simulation von chromatographischen Aufreinigungsverfahren«. Gemeinsam mit Forschern der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) und der Hochschule Darmstadt werden auf verschiedenen Größenskalen Untersuchungen vorgenommen. Das Chemie- und Pharmaunternehmen Merck KGaA und der Hersteller von Lichtmikroskopen Leica Microsystems unterstützen das Forschungsprojekt seitens der Industrie.

Die Trennung von Zielstoffen aus einer Suspension ist ein wichtiger und oft unterschätzter Schritt bei der Wirkstoffherstellung in der pharmazeutischen Industrie. Dabei ist die Chromatographie als Trennverfahren sowohl im Labor als auch in der Industrie nicht mehr wegzudenken. Eine etablierte Form ist die Säulenchromatographie. Die Effizienz und der Durchsatz dieser Säulen hängt von den Prozessbedingungen und den verwendeten Chromatographiematerialien ab.

Proteinaufreinigung modellieren, simulieren und optimieren

In einem Teil des Projekts betrachten wir die Separation von Proteinsuspensionen durch chromatographische Aufreinigungsverfahren. Ziel ist es, aus einer Mischung verschiedener Proteine ein bestimmtes Protein zu extrahieren. Dies geschieht mithilfe von sphärischen, mikroporösen Beads (Perlen). Bei der Säulenchromatographie wird ein zylindrisches Rohr – die Trennsäule – mit einer stationären Phase – den Beads – gepackt und dann von der Proteinsuspension durchflossen. Hierbei lagert sich ein Teil der Proteine in den Beads an.