为了节约成本和提升生产效率，连续流工艺在生物医药生产中日益受到各大生物制药公司青睐。以单抗生产为例，连续层析跟传统的批次层析相比，可以节约2.5倍左右的亲和填料投入，减少30%左右缓冲液的消耗以及提升大概3倍的产能。
ÄKTA pcc 75作为连续层析工艺开发和中试级别生产设备，使用周期性逆流Periodic Counter Current (PCC) 色谱层析技术，支持3C或4C柱位设置，按照非上样步骤时间小于或等于上样步骤时间原则设计工艺。运行过程中柱位会自动切换，串联两根柱子上样的同时实现满载柱的淋洗、洗脱、清洗和再生步骤（如图1）。
图1：3柱位和4柱位PCC运行逻辑
使用ÄKTA pcc 75运行连续层析工艺的上样终点判断，除了可以基于时间和体积外，还可以依靠更加灵活的ΔUV动态控制。
图2：ΔUV动态控制逻辑
ΔUV动态控制可以更好地应对上样样品浓度变化（图3）以及层析柱的柱体积不同和每根柱子表现不同（图4）的影响。
图3：上样浓度从1.1 g/L上升到1.4 g/L，每一个层析柱都实现了如一的结果
图4：Column 1：MabSelect SuRe medium；Column 2/3：MabSelect Sure LX media (higher capacity)；ΔUV动态控制检测到柱1的低载量；对比于柱2和3，从柱1洗脱下来较少的mAb总量
连续流层析工艺通常利用ΔUV动态控制去判断上样终点，使用更小直径的层析柱，充分利用每根柱子填料载量以节省填料用量。下面以一个上游CHO细胞表达mAb的连续亲和捕获洗脱工艺实例来考察PCC层析工艺中填料利用率的提升：
上游发酵液处理 | ||
CHO细胞表达 | ||
Fed-batch培养 | ||
3000*g离心取上清，4.5g mAb/L | ||
ULTA Cap HC 0.2 μm filters除菌过滤 |
Mab捕获步骤使用填料和层析柱 | ||
MabSelect SuRe LX protein A medium | ||
HiScreen columns (CV 4.7 mL) |
连续捕获层析设定方法 | ||
ÄKTA pcc 75 system | ||
Dynamic control, Breakthrough level : 50% | ||
Residence time: 5 min | ||
10 cycles | ||
3C PCC setup |
Process step | Buffer | Column volumes (CV) | Residence time (min) |
Equilibration | 20 mM phosphate + 150 mM NaCl, pH 7.4 | 5 | 3.4 |
Sample load | 67 g mAb/L medium | 50% BT | 5 |
Wash 1 (post-load wash) | 20 mM phosphate + 150 mM NaCl, pH 7.4 | 1.5 | 5 |
Wash 1 | 20 mM phosphate + 150 mM NaCl, pH 7.4 | 3.5 | 3.4 |
Wash 2 | 50 mM acetate, pH 6 | 1 | 3.4 |
Elution | 50 mM acetate, pH 3.5 | 4 | 4 |
Strip | 100 mM acetate, pH 2.9 | 2 | 3.4 |
CIP | 100 mM NaOH | 3 | 5 |
Re-equilibration | 20 mM phosphate + 150 mM NaCl, pH 7.4 | 5 | 2 |
图5：The loading step from each of the three columns of the 3C PCC setup over 10 cycles
结果和分析
1
从UV curve post-column 1可以看出上样过程表现出了相同的UV吸收峰高度，峰宽和外形。整个连续捕获阶段表现出很强的稳定性。
2
10个Cycle下来，相比较于43g mAb/L传统批次层析捕获的载量 (70% of the DBC at 10% breakthrough (QB10) ) ，连续层析捕获67g mAb/L载量提升了56%填料载量利用率。
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