DE102012110263A1 - Chromatographiekartusche und Chromatographievorrichtung - Google Patents

Chromatographiekartusche und Chromatographievorrichtung Download PDF

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    • G01N30/02Column chromatography
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    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
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Abstract

Ein Nachteil bekannter Säulen/Kartuschen ist, dass im Betrieb ein Gegendruck aufgrund der verwendeten Adsorptionsmittel erzeugt wird. Dieser Gegendruck kann dazu führen, dass empfindliche Moleküle, wie beispielsweise Proteine, denaturiert, verändert oder zerstört werden. Dies kann zur Folge haben, dass entweder die Qualität oder die Ausbeute eingeschränkt ist. Die Erfindung betrifft somit eine Chromatographiekartusche zum Aufreinigen von biologischen oder chemischen Stoffen mit einem Einlass, einem Auslass, einer Durchtrittsfläche und einem funktionalisierten Adsorptionsmaterial, wobei das Adsorptionsmaterial eine funktionalisierte Pflanzenfaser oder eine funktionalisierte Tierfaser aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsfläche vollständig von dem funktionalisiertem Adsorptionsmaterial abgedeckt ist, so dass eine zu filternde Flüssigkeit auf einem Weg von dem Einlass zu dem Auslass vollständig mit dem Adsorptionsmaterial in einem physikalisch und/oder chemischen austauschendem Kontakt tritt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Chromatographiekartusche zum Aufreinigen und/oder Filtern von biologischen oder chemischen Stoffen mit einem Einlass, einem Auslass, einer Durchtrittsfläche und einem funktionalisierten Adsorptionsmaterial, wobei das Adsorptionsmaterial eine funktionalisierte Pflanzenfaser, eine Synthetikfaser oder eine funktionalisierte Tierfaser aufweist, und eine Chromatographievorrichtung.
  • Das Aufreinigen biologischer oder pharmazeutischer/chemischer Moleküle mittels Chromatographie ist in der Pharmazie, der Chemie und der Biotechnologie ein bewährtes Mittel. Das Aufreinigen kann sowohl in geschlossenen Systemen als auch in offenen Systemen erfolgen.
  • Um hohe Durchsatzraten oder sehr saubere Ergebnisse zu erhalten, wird insbesondere bei geschlossenen Systemen das Adsorptionsmittel in Säulen oder Kartuschen eingebracht. Derartige Säulen und Kartuschen werden am Markt von unterschiedlichen Unternehmen in unterschiedlichsten Formen und Variationen angeboten.
  • Es gibt Säulen/Kartuschen mit einer axialen oder radialen Fließrichtung, wobei typische Säulen/Kartuschen eine zylindrische Form mit einer Einlassseite und einer Auslassseite haben.
  • In Säulen und Kartuschen des Standes der Technik werden zumeist kugelförmige Adsorptionsmittel „gepackt“. Der Aufbau und das Design können sehr komplex sein, dies führt in der Regel zu mangelnder Verlässlichkeit und größerer Ausfallwahrscheinlichkeit der Säulen / der Kartuschen im Betrieb.
  • Ein weiterer Nachteil der bekannten Säulen/Kartuschen ist, dass im Betrieb ein ausreichend hoher Gegendruck unter anderem aufgrund der verwendeten Adsorptionsmittel erzeugt werden muss. Dieser Gegendruck wird mit teuren und aufwändigen Pumpen realisiert. Dies führt zu erhöhtem Energiebedarf und zu höherer Prozessdauer. Zudem sind die verwendeten Pumpen teuer in der Anschaffung und im Unterhalt.
  • Insbesondere bei der Gewinnung von Proteinen sind zwei aufwändige Schritte notwendig. So müssen beispielsweise Bakterien, welche das Ziel-Protein herstellen, abfiltriert werden, bevor der eigentliche, ebenfalls aufwändige, Aufreinigungsprozess starten kann. Der Aufreinigungsprozess wiederum besteht grundsätzlich ebenfalls aus zwei Schritten, zum einen der Adsoptionsschritt, bei dem die Ziel-Proteine gebunden werden, und zum anderen der Lösungsschritt, bei dem die gebundenen Proteine wiederum gelöst werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Chromatographiekartusche zum Aufreinigen und/oder zum Filtrieren von biologischen oder chemischen Stoffen mit einem Einlass, einem Auslass, einer Durchtrittsfläche und einem funktionalisierten Adsorptionsmaterial, wobei das Adsorptionsmaterial eine funktionalisierte Pflanzenfaser, eine funktionalisierte Synthetikfaser oder eine funktionalisierte Tierfaser aufweist, wobei die Durchtrittsfläche vollständig von dem funktionalisiertem Adsorptionsmaterial abgedeckt ist, so dass eine zu verarbeitende Flüssigkeit auf einem Weg von dem Einlass zu dem Auslass vollständig mit dem Adsorptionsmaterial in einem physikalisch und/oder chemischen austauschendem Kontakt tritt.
  • Somit kann eine Kartusche bereitgestellt werden, durch die eine flüssige Biomasse, insbesondere eine Bakterien- oder Hefenkultur, hindurchtritt, wobei etwaige Zielmoleküle, wie das gewünschte Protein, an den Fasern adsorbieren. Anschließend können die adsorbierten Moleküle, beispielsweise mit einem geeigneten Lösungsmittel, aus der Kartusche entfernt werden.
  • Daraus folgt, dass die aufwändigen Schritte des Filtrierens und Aufreinigens in einem einzelnen (Prozess-)Schritt durchgeführt werden können.
  • Auch kann eine robuste, stabile, auf langen Einsatz ausgelegte, kompakte, mit einem einfachen Aufbau versehende Kartusche bereitgestellt werden.
  • Zudem kann die Ausbeutemenge und/oder die Qualität der Ausbeute erhöht werden.
  • Zudem kann die Prozessdauer und der Energieeinsatz verringert werden. Auch können die Kosten für Pumpen verringert werden, da die vorliegende Kartusche mit einfachen und somit kostengünstigen Pumpen betrieben werden können.
  • Folgendes Begriffliche sei erläutert:
    Die „Chromatographiekartusche“, auch Säule genannt, kann ein Bauteil sein, in welchem Filter- und/oder Adsorptionsmaterialien eingebracht sind, mit denen in einem Lösungsmittel gelöste Stoffe gefiltert, adsorbiert und/oder verzögert (retendiert) werden. Neben den „klassischen“ Anwendungsszenarien des Aufreinigens, können derartige Kartuschen beispielsweise in Analyseapparaturen wie beispielsweise HPLC (High Performance Liquid Chromatography) oder GC (Gas Chromatography) eingesetzt werden.
  • Das „Aufreinigen“, englisch „Downstream Processing“, umfasst alle mechanischen, thermischen, elektrischen und physiko-chemischen Verfahren, die eine Abtrennung des Produktes zulassen. Insbesondere sind in der Biotechnologie alle Verfahren mit umfasst, die insbesondere zur Abtrennung von Fermentationsprodukten aus einer Fermentationsbrühe eines biotechnologischen Prozesses oder zur Abtrennung von Proteinen aus einer Zellkultur angewandt werden.
  • Über den „Einlass“ wird die zu separierende Lösung, welche die Zielmoleküle enthält eingebracht. Dies erfolgt insbesondere mit Drücken zwischen 1,0 bar und 20,0 bar, bevorzugt 1,0 bar bis 8,0 bar, besonders bevorzugt zwischen 1,2 bar und 2,0 bar. Gerade dadurch, dass diese niedrigen Drücke verwendet werden können, sind die technischen Anforderungen an die Pumpen geringer als die Pumpenanforderungen nach dem Stand der Technik.
  • „Zielmoleküle“ in diesem Zusammenhang sind insbesondere die Moleküle, welche gewonnen werden sollen. Bei Bakterienkulturen sind dies beispielsweise die gewünschten Proteine und in einer Fermentationsbrühe die gewünschten Fermentationsprodukte.
  • An dem „Auslass“ werden die separierten Stoffe (Lösungsmittel und/oder Zielmolekül) ausgeschieden
  • Die „Durchtrittsfläche“ entspricht insbesondere der Fläche, welche sich durch einen Schnitt rechtwinklig zu einer Duchflussrichtung vom Einlass zum Auslass ergibt. Insbesondere entspricht die Durchtrittsfläche den Flächen der perforierten Schichten (siehe 1 und 3).
  • Das „Adsorptionsmaterial“ umfasst sowohl natürliche Faser wie beispielsweise Pflanzenfaser und Tierfaser als auch synthetische Faser. Es kann alternativ oder zusätzlich sowohl als Filter als auch als (klassisches) Adsorptionsmaterial dienen.
  • „Pflanzenfaser“ umfasst sämtliche pflanzlichen Fasern, welche zu Geweben, Stoffen, Vliesen oder Gewirke verarbeiten lassen. Insbesondere sind Baumwollfaser umfasst.
  • „Tierfaser“ umfasst sämtliche tierische Fasern, welche zu Geweben, Stoffen, Vliesen oder Gewirke verarbeiten lassen. Insbesondere sind (Schafs-)Wollfaser umfasst.
  • „Synthetikfaser“ umfasst insbesondere Polyethersulfon (CoPES), Polyamid (CoPA), Polyester (PE), Polypropylen (PP) und deren Kombinationen.
  • Das zu verwendende Adsorptionsmaterial kann gemäß der Lehre der WO2008/107196A2 behandelt („funktionalisiert“) werden, wobei der diesbezügliche Inhalt der WO2008/107196A2 Bestandteil der vorliegenden Anmeldung ist. Ein analoges Anwenden der Lehre der WO2008/107196A2 auf andere Faser ist ebenfalls umfasst. Ersetzend, ergänzend oder zusätzlich können bearbeitete (funktionalisierte) Faser mit synthetischen Stützfasern gemischt und mehrfach, insbesondere viermal, mechanisch aufgeschlossen und durch aerodynamisches Vliesbilden zu einem Vlies weiterverarbeitet werden. Anschließend kann das entstandene Gewebe (Vlies) wenigstens zweimal genadelt werden, damit die Vernetzung der Fasern erhöht wird.
  • Dann kann das genadelte Vlies zugeschnitten werden, so dass die zugeschnittenen Vliese optimal an die Kartusche anpassbar sind.
  • Vor dem Zuschneiden kann ein thermisches Binden erfolgen, damit die mechanische Stabilität des Vlieses erhöht wird und das Vlies eine Rückfederungs Funktion erhält. So kann das Vlies (synthetische) Zweikomponentenfasern aufweisen, welche bei bestimmten Temperaturen schmelzen und ein räumliches Netz ausbilden, in welches funktionalisierte Fasern eingebettet sind. Somit kann abschließend ein optimiertes Vlies vorliegen, welches „funktionalisiert“ ist.
  • Eine „vollständige Abdeckung“ ist dann erreicht, wenn eine zu filtrierende / retendierende / adsorbierende Flüssigkeit mit einem Lösungsmittel und einem Zielmolekül beim Durchleiten vom Einlass zum Auslass zwingend in einem physio-chemischen austauschenden Kontakt mit dem Adsorptionsmaterial gelangt.
  • Die „zu verarbeitende Flüssigkeit“ umfasst auch zu retendierende (verzögernde), zu adsorbierende und zu filtrierende Flüssigkeiten. An dieser Stelle sei angemerkt, dass das Adsorbieren, das Filtrieren und das Verzögern für das vorliegende Dokument analog zu verstehen sind. Die Flüssigkeit umfasst sowohl das flüssige Lösungsmittel als auch die Zielmoleküle.
  • Als Lösungsmittel kommen insbesondere Wasser und/oder organische Lösungsmittel wie beispielsweise Benzol und Toluol in Betracht.
  • Als „Zielmolekül“ können sämtliche Moleküle eingesetzt werden. Insbesondere sind organische Moleküle umfasst. Dazu zählen beispielsweise Proteine, Fermentationsprodukte und Hormone.
  • Unter „austauschender Kontakt“ werden physikalische und/oder chemische Prozesse verstanden, welche das Lösungsmittel und/oder die Zielmoleküle mit dem Adsorptionsmaterial durchführen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Chromatographiekartusche eine Stützfaser, insbesondere eine Synthetikfaser, auf.
  • Durch die Stützfaser kann dem Vlies eine federnde Wirkung und/oder eine gewünschte Stabilität aufgeprägt werden.
  • Die Stützfaser kann sowohl eine funktionalisierte Synthetikfaser oder eine weitere zusätzliche Synthetikfaser sein. Insbesondere handelt es sich um Zweikomponentenfasern, welche durch thermische Behandlung eine vernetzte Struktur ausbilden können. Insbesondere können in dieser vernetzten Struktur dann die funktionalisierten Fasern eingebettet sein.
  • Um eine homogene Druckverteilung des Lösungsmittel-Zielmolekülen-Gemischs in der Kartusche zu gewährleisten, kann zwischen dem Einlass und dem Adsorptionsmaterial ein Diffusor, auch Duschkopf genannt, mit einem Kopfraum und einer permeablen Schicht angeordnet sein.
  • Besonders vorteilhaft ist, wenn der Diffusor keine mittige und/oder keine Öffnungen am Rand aufweist, da zum einen der Druck besser (homogener) verteilt wird und (Strömungs-)Störungen durch Seitenwände minimiert werden.
  • Als „Kopfraum“ ist der Teil des Diffusors, den das Lösungsmittel-Zielmolekül-Gemisch nach dem Einlass einnimmt. Um eine effektive Verteilung des Lösungsmittel-Zielmolekül-Gemischs zu gewährleisten, sollte der Kopfraum ein kleines Volumen aufweisen.
  • Unter „permeable Schichten“ werden für das gesamte vorliegende Dokument Schichten verstanden, welche zum einen für das Adsorptionsmaterial undurchlässig, jedoch zum anderen von dem Lösungsmittel-Zielmolekül-Gemisch überwindbar sind. In einer einfachen Ausführungsform ist dies eine Schicht aus Polypropylen, welche kleine Bohrungen (z.B. 0,5mm) aufweisen. Durch die Bohrungen können die Fasern nicht hindurchgelangen, jedoch können Flüssigkeiten hindurchtreten.
  • In einer Ausführungsform weist die permeable Schicht eine Schichtfläche mit einem Schichtflächemmaßwert und der Kopfraum ein Kopfraumvolumen mit einem Kopfraumvolumenmaßwert auf und ein Quotient aus Kopfraumvolumenmaßwert und Schichtflächenmaßwert entspricht einem Kopfraumhöhenwert, wobei der Kopfraumhöhenwert wenigstens 20mal kleiner, insbesondere 40mal, 50mal oder 60mal kleiner, ist als der Schichtflächenmaßwert.
  • Somit kann eine besonders effektive Kartusche bereitgestellt werden, bei der das Lösungsmittel-Zielmolekül-Gemisch gleichmäßig in der Kartusche verteilbar ist. Die so erreichte Hydrodynamik steigert die Effizienz und verringert das notwendige Puffervolumen zur Elution, sowie den Verlust an Zielmolekül. Zudem wird die dynamische Bindungskapazität und die Auflösung erhöht.
  • Der „Schichtflächemmaßwert AS“ entspricht im Wesentlichen dem Zahlwert der Fläche der permeablen Schicht des Duschkopfs in mm2.
  • Der „Kopfraumvolumenmaßwert VK“ entspricht dem Zahlwert des Volumens des Kopfraums in mm3.
  • Der „Kopfraumhöhenwert hK“ entspricht einer theoretischen Höhe bei der Annahme, dass das Kopfraumvolumen durch einen Quader gebildet wird. Diese theoretische Höhe weist einen Zahlwert in mm auf. Es sei darauf hingewiesen, dass das Kopfraumvolumen durchaus komplexe Formen annehmen kann, jedoch ermöglicht die theoretische Annahme eine einheitliche Bewertung des Kopfraumvolumens.
  • Der „Quotient Q“ ist das Verhältnis des Kopfraumvolumenmaßwerts zu dem Schichtflächemmaßwert und weist die Einheit auf. Mathematisch kann das wie folgt beschrieben werden: Q = VK/AS = hK.
  • Um eine homogene Befüllung der Kartusche mit Vlies zu ermöglichen und um für das eingefüllte Vlies ausreichend mechanische Unterstützung zu gewährleisten, weist die Kartusche eine erste permeable Zwischenschicht auf, wobei die Zwischenschicht einlassseitig funktionalisiertes Adsorptionsmaterial aufweist.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Kartusche eine zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste permeable Zwischenschicht oder weitere permeable Zwischenschichten auf, wobei die zweite, dritte vierte, fünfte, sechste permeable Zwischenschicht oder die weiteren permeablen Zwischenschichten jeweils einlassseitig funktionalisiertes Adsorptionsmaterial aufweisen.
  • Somit kann eine Kartusche unterschiedlicher Länge bereitgestellt werden, welche zusätzlich oder alternativ über hervorragende Packungseigenschaften verfügt.
  • Um die Zwischenschichten definiert zu beabstanden, können die einzelnen Zwischenschichten je an einem Abstandselement angeordnet sein.
  • Das „Abstandselement“, vorliegend auch Distanzstück genannt, ermöglicht es, Adsorptionsmaterial und permeable Schichten konstant oder mit veränderten Abständen und somit Adsorptionsmaterialdicken herzustellen. Zudem können die Abstandselemente miteinander verschraubbar sein, sodass ein eingebrachtes Adsorptionsmaterial mit definierter Kraft gepresst werden kann.
  • In einer Ausführungsform weist die Kartusche ein Reduzierstück auf, welches die Durchtrittsfläche auslassseitig reduziert.
  • So kann das Lösungsmittel definiert zum Auslass geleitet werden.
  • Das „Reduzierstück“ kann sowohl konisch oder auch parabelförmig ausgestaltet sein. Wichtigstes Kriterium für die Form ist, dass das Lösungsmittel oder das Zielmolekül effektiv zum Auslass geleitet werden.
  • Um das Adsorptionsmaterial auch im Reduzierstück optimal zu verteilen, kann das Reduzierstück eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste permeable Reduzierzwischenschicht oder weitere permeable Reduzierzwischenschichten aufweisen, wobei die zweite, dritte vierte, fünfte, sechste permeable Reduzierzwischenschicht oder die weiteren permeablen Reduzierzwischenschichten jeweils einlassseitig funktionalisiertes Adsorptionsmaterial aufweisen.
  • Die „Reduzierzwischenschichten“ sind wiederum permeable im Sinne der vorliegenden Schrift ausgestaltet. Grundsätzlich ist zwischen zwei Reduzierzwischenschichten Adsorptionsmaterial angeordnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Kartusche eine permeable Auslassschicht auf. Somit kann das Lösungsmittel oder der Zielmolekül aus der Kartusche geleitet werden, ohne dass Adsorptionsmaterial ausgewaschen wird.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Chromatographievorrichtung, insbesondere zum Chromatographieren und/oder zum Analysieren und/oder zum Aufreinigen und/oder zum Filtrieren, wobei die Chromatographievorrichtung eine zuvor beschriebene Chromatographiekartusche aufweist.
  • Chromatographievorrichtung im vorliegenden Sinne umfasst meist eine Pumpe, welche das Lösungsmittel-Zielmolekül-Gemisch durch die Kartusche befördert. Zudem kann die Chromatographievorrichtung ein HPLC (High Performance Liquid Chromatograph) oder ein GC (Gas Chromatograph) umfassen.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung einer Chromatographiekartusche in einer geschnittenen Seitenansicht,
  • 2 eine schematische Darstellung eines Diffusors der Chromatographiekartusche mit einer Bemaßung in mm und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Distanzstücks in einer perspektivischen Ansicht.
  • Eine zylindrische Kartusche 101 weist einen Kartuschenkörper 131 auf, welcher durch einen Kartuscheneinlassdeckel 133 und einen Kartuschenauslassdeckel 135 abgeschlossen ist. Weiterhin weist die Kartusche stirnseitig einen Einlass 103 und gegenüberliegend einen Auslass 105 auf. Nach dem Einlass 103 ist der Diffusor 107 angeordnet. Auf den Duschkopf 107 folgt ein Zwischenraum 110.
  • Nach dem Zwischenraum 110 sind zwei Distanzstücke 113 angeordnet. Das erste Distanzstück 113a ist mit dem zweiten Distanzstück 113b verschraubt oder – alternativ – zusammengesteckt. An das zweite Distanzstück 113b ist das Reduzierstück 119 angeflanscht. An den Übergängen von Zwischenraum 110, den Distanzstücken 113a, b und dem Reduzierstück 119 sind zum Abdichten jeweils O-Ringe 333 eingebracht. Am Ende des Reduzierstücks 119 ist der Auslass 105 angeordnet.
  • Das Gesamtsystem von Einlass 103, Duschkopf 107, Zwischenraum 110, den Distanzstücken 113a/b, Reduzierstück 119 und Auslass 105 wird vom Kartuschenkörper 131 und den Kartuscheneinlassdeckel 133 und Kartuschenauslassdeckel 135 fixiert.
  • Die Einzelbestandteile der Kartusche 101 sind wie folgt aufgebaut.
  • Der Diffusor 107 weist einen Kopfraum 111 und ein Gitter 109 auf. Der Kopfraum 111 hat ein Volumen von 2ml. Das Gitter 109 besteht aus einer 2mm starken Platte mit einem Kreisdurchmesser von 54mm. Auf der Platte sind im homogen und im regelmäßigen Abstand von 2,4mm Bohrungen 116 mit einem Bohrdurchmesser von 0,5mm eingebracht.
  • Das Distanzstück 113 wird durch einen Ring 114 gebildet, welcher einseitig offen und gegenüberseitig mit einer permeablen Schicht 115 begrenzt ist. Die permeable Schicht ist analog aufgebaut wie das Gitter 109. In dem Distanzstück 113 sind funktionalisierte Baumwollfasern angeordnet, welche das gesamte Volumen des Distanzstücks 116 ausfüllen. Die verwendeten Baumwollfasern wurden gemäß der Lehre der WO2008/107196A2 behandelt, wobei der diesbezügliche Inhalt der WO2008/107196A2 Bestandteil der vorliegenden Anmeldung ist. Die Baumwollfasern sind funktionalisiert. Das Distanzstück 113 weist ein Gewinde auf, mit dem es mit weiteren Distanzstücken verschraubt werden kann. Alternativ wird das Distanzstück 113 mit weiteren Distanzstücken zusammengesteckt.
  • Das Reduzierstück 119 weist eingangsseitig den Durchmesser des Distanzstücks 113b auf und verringert den Durchmesser in Richtung Auslass 105. Das Reduzierstück 119 weist äquidistant mehrere permeable Reduzierzwischenschichten 123 auf zwischen denen ebenfalls funktionalisierte Baumwollfaser dicht gepackt sind. In einer alternativen Ausgestaltung wird auf die Reduzierzwischenschichten 123 verzichtet.
  • Eingangsseitig ist das Reduzierstück 119 offen und es wird ausgangsseitig von einer permeablen Abschlussschicht 121 begrenzt. Diese permeable Abschlussschicht 121 ist analog wie das Gitter 109 aufgebaut.
  • Das Funktionalisieren der Baumwollfaser erfolgt wie folgt.
  • Die gemäß der Lehre der WO2008/107196A2 bearbeiteten Baumwollfaser werden zu einem Vlies verarbeitet. Alternativ erfolgt vor dem Behandeln eine Vorbehandlung (Mercerization). Dazu werden gemäß der Lehre der WO2008/107196A2 bearbeitete Baumwollfaser mit synthetischen Stützfasern gemischt und mehrfach, insbesondere viermal, mechanisch aufgeschlossen und durch aerodynamisches Vliesbilden zu einem Vlies weiterverarbeitet.
  • Anschließend wird das entstandene Gewebe wenigstens zweimal genadelt, damit die Vernetzung der Fasern erhöht wird. Dann erfolgt ein thermisches Binden, damit die mechanische Stabilität des Vlieses erhöht wird und das Vlies eine Rückfederungs-Funktion erhält. Somit liegt abschließend ein funktionalisierter Filter 117 aus Baumwolle in Form eines Vlieses vor.
  • Anschließend werden aus dem genadelten und thermisch behandelten Gewebe kreisrunde Teile herausgeschnitten, welche optimal an die Distanzstücke 113 oder einzelnen Reduzierzwischenschichten 123 des Reduzierstücks 119 angepasst sind.
  • Dieser funktionalisierte Filter 117 wird an die entsprechenden Positionen in den Distanzstücken 113 und dem Reduzierstück 119 verortet, so dass nach einem Zusammenfügen aller Bestandteile und einem entsprechenden Verschließen eine Kartusche 101 vorliegt.
  • Die so hergestellte Kartusche 101 wird an ein Chromatographen oder einer Pumpe angeschlossen. Der Anschluss erfolgt durch Schläuche, welche über den Einlass und den Auslass gestülpt und anschließend mit einer Schelle verschlossen werden.
  • Das Lösungsmittel mit den gewünschten Molekülen, insbesondere Proteine oder Hormone, werden mit einem Druck zwischen 1,1bar und 1,7bar durch die Kartusche 101 gepresst. Die Zielmoleküle adsorbieren an der Matrix (gestützten und funktionalisierte Fasern). Anschließend fließt das Lösungsmittel über den Auslass ab.
  • Abschließend werden die gebundenen (adsorbierten) Zielmoleküle eluiert, d.h., dass diese mit einer geeigneten Lösung (z.B. Salzlösung) aus der Matrix herausgelöst werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 101
    Kartusche
    103
    Einlass
    105
    Auslass
    107
    Duschkopf
    109
    Gitter
    110
    Zwischenraum
    111
    Kopfraum
    113
    Distanzstück
    113a
    erstes Distanzstück
    113b
    zweites Distanzstück
    114
    Ring
    115
    permeable Schicht
    115a
    erste permeable Schicht
    115b
    zweite permeable Schicht
    116
    Bohrung
    117
    funktionalisierte Faserschicht
    119
    Reduzierstück
    121
    permeable Abschlussschicht
    123
    Reduzierzwischenschicht
    131
    Kartuschenkörper
    133
    Kartuscheneinlassdeckel
    135
    Kartuschenauslassdeckel
    333
    O-Ring
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2008/107196 A2 [0025, 0025, 0025, 0068, 0068, 0072, 0072]

Claims (11)

  1. Chromatographiekartusche (101) zum Aufreinigen von biologischen oder chemischen Stoffen mit einem Einlass (103), einem Auslass (105), einer Durchtrittsfläche und einem funktionalisierten Adsorptionsmaterial (117), wobei das Adsorptionsmaterial eine funktionalisierte Pflanzenfaser, eine funktionalisierte Synthetikfaser oder eine funktionalisierte Tierfaser aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsfläche vollständig von dem funktionalisiertem Adsorptionsmaterial abgedeckt ist, so dass eine zu verarbeitende Flüssigkeit auf einem Weg von dem Einlass zu dem Auslass vollständig mit dem Adsorptionsmaterial in einem physikalisch und/oder chemischen austauschendem Kontakt tritt.
  2. Chromatographiekartusche nach Anspruch 1, gekennzeichnet, durch eine Stützfaser, insbesondere eine Synthetikfaser.
  3. Chromatographiekartusche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einlass und dem Adsorptionsmaterial ein Diffusor (107) mit einem Kopfraum (111) und einer permeablen Schicht (109) angeordnet ist.
  4. Chromatographiekartusche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die permeable Schicht eine Schichtfläche mit einem Schichtflächemmaßwert und der Kopfraum ein Kopfraumvolumen mit einem Kopfraumvolumenmaßwert aufweist und ein Quotient aus Kopfraumvolumenmaßwert und Schichtflächenmaßwert einem Kopfraumhöhenwert entspricht, wobei der Kopfraumhöhenwert wenigstens 20mal kleiner, insbesondere 40mal, 50mal oder 60mal kleiner, ist als der Schichtflächenmaßwert.
  5. Chromatographiekartusche nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste permeable Zwischenschicht (115a), wobei die Zwischenschicht einlassseitig funktionalisiertes Adsorptionsmaterial aufweist.
  6. Chromatographiekartusche nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine zweite (115b), dritte, vierte, fünfte, sechste permeable Zwischenschicht (115) oder durch weitere permeable Zwischenschichten, wobei die zweite, dritte vierte, fünfte, sechste permeable Zwischenschicht oder die weiteren permeablen Zwischenschichten jeweils einlassseitig funktionalisiertes Adsorptionsmaterial aufweisen.
  7. Chromatographiekartusche nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Zwischenschichten je an einem Abstandselement (113) angeordnet sind.
  8. Chromatographiekartusche nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Reduzierstück (119), welches die Durchtrittsfläche auslassseitig reduziert.
  9. Chromatographiekartusche nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte, sechste permeable Reduzierzwischenschicht (123) oder durch weitere permeable Reduzierzwischenschichten, wobei die zweite, dritte vierte, fünfte, sechste permeable Reduzierzwischenschicht oder die weiteren permeablen Reduzierzwischenschichten jeweils einlassseitig funktionalisiertes Adsorptionsmaterial aufweisen.
  10. Chromatographiekartusche nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine permeable Auslassschicht (121).
  11. Chromatographievorrichtung insbesondere zum Chromatographieren und/oder zum Analysieren und/oder zum Aufreinigen und/oder zum Filtern, gekennzeichnet durch eine Chromatographiekartusche nach einem der vorherigen Ansprüche.
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