Proteinkristallisation

  • Forschungsthema:Einfluss der Prozessführung auf das Kristallisationsfenster bei der Proteinkristallisation
  • Typ:Bachelorarbeit (experimentell)
  • Datum:abgeschlossen
  • Betreuer:Barros Groß
  • Bearbeiter:Pia Graf
  • 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, um die grundsätzliche Kristallisierbarkeit des Proteins zu überprüfen.

    Ergebnis dieser Screenings sind Phasendiagramme, in welchen die Proteinkonzentration in Abhängigkeit von der Ionenstärke der Lösung (oder Salzkonzentration) aufgetragen ist. Dieses ist durch die Löslichkeitskurve (solubility), die Überlöslichkeitskurve (supersolubility) und die Präzipitationskurve (precipitation line) in 4 Bereiche eingeteilt:

    1. Unterhalb der Löslichkeitskurve liegt eine untersättigte Lösung vor
    2. Zwischen Löslichkeitskurve und Überlöslichkeitskurve liegt eine übersättigte Lösung vor. Hier reicht die Aktivierungsenergie zur Keimbildung noch nicht aus, man spricht von der metastabilen Zone.
    3. Zwischen Überlöslichkeitskurve und Präzipitationskurve liegt eine Suspension aus Kristallen und Mutterlösung vor. Hierbei spricht man vom Kristallisationsfenster (crystallization window)
    4. Oberhalb der Präzipitationskurve reicht die Zeit zu einer geordneten Kristallbildung nicht aus und die Proteinmoleküle aggregieren ungeordnet. Dieses sog. Präzipitat ist zumeist unerwünscht.

       

    Speziell dieser Bereich bei hohen Übersättigungen bietet für einen technischen Kristallisationsprozess großes Potential, da hier hohe Ausbeuten erzielt werden können. Daher soll im Rahmen dieser experimentellen Arbeit untersucht werden, inwiefern dieses unerwünschte Phänomen der Präzipitation durch geeignete Prozessstrategien (z.B. fed-batch Zudosierung des Verdrängungssalzes, Vakuumverdampfung des Lösemittels) vermieden und so das Kristallisationsfenster ausgedehnt werden kann.

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