Proteinkristallisation

  • Forschungsthema:Vakuumkristallisation von Lysozym – Optimierung des Verfahrens hinsichtlich Kristallgrößenverteilung
  • Typ:Bachelorarbeit (experimentell)
  • Datum:abgeschlossen
  • Betreuer:Barros Groß
  • Bearbeiter:Sarah Klein
  • Der wachsende Bedarf an pharmazeutisch aktiven Proteinen, insbesondere von therapeutischen Antikörpern und Enzymen, hat in den letzten Jahren zur Erforschung der Proteinkristallisation als Aufreinigungs- und Formulierungsschritt geführt. Allerdings beschränken sich bekannte Studien vorwiegend auf Screenings im µl-Maßstab, sodass nur wenige Erfahrungen mit dem technischen bulk-Kristallisationsprozess von Proteinen vorhanden und weitere Untersuchungen vonnöten sind.

    Infolgedessen wurde am Institut für Thermische Verfahrenstechnik die Eignung des für anorganische Substanzen bereits gängigen Verfahrens der Verdampfungskristallisation zur Kristallisation von den komplexen, makromolekularen Proteinen im Maßstab von ca. 1 bis 2 Litern untersucht und angepasst. Hierbei wird das Lösungsmittel verdampft und so eine Aufkonzentrierung des Proteins in der Lösung herbeigeführt. Da Proteine nur in einem engen Temperaturbereich stabil sind, muss dies bei moderaten Temperaturen (< 40 °C) und somit unter Vakuum erfolgen.

    Eine wichtige Zielgröße bei der Kristallisation ist die resultierende Kristallgrößenverteilung des entstehenden Kristallisats. Für anorganische Substanzen sind verschiedene Methoden in der Literatur beschrieben, diese gezielt einzustellen, im Falle der Verdampfungskristallisation beispielsweise über eine angepasste Verdampfungsstrategie (Massenstrom, progressive Verdampfung,…) oder durch Animpfen der Lösung mit arteigenen oder artfremden Impfkristallen.

    Im Vordergrund dieser experimentellen Arbeit steht die Übertragung dieser Methoden auf die Kristallisation des Proteins Lysozym. Hierzu steht eine Kristallisationsapparatur im 1L-Maßstab zur Verfügung. Neben der Kristallgrößenverteilung soll zudem der Erhalt der biologischen Aktivität des Enzyms sowie der Kristallhabitus der resultierenden Kristalle untersucht werden.

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