Nedströms bearbetning

Nedströms bearbetning avser återvinning och rening av biosyntetiska produkter , särskilt läkemedel , från naturliga källor såsom djurvävnad , växtvävnad eller jäsningsbuljong , inklusive återvinning av räddningsbara komponenter samt korrekt behandling och bortskaffande av avfall. Det är ett viktigt steg i tillverkningen av läkemedel som antibiotika , hormoner (t.ex. insulin och humant tillväxthormon ), antikroppar (t.ex. infliximab och abciximab ) och vacciner ; antikroppar och enzymer som används i diagnostik; industriella enzymer ; och naturliga doft- och smakföreningar . Nedströmsbearbetning anses vanligtvis vara ett specialiserat område inom biokemiteknik , vilket i sig är en specialisering inom kemiteknik . Många av nyckelteknologierna utvecklades av kemister och biologer för separation i laboratorieskala av biologiska och syntetiska produkter, medan biokemiska och kemiingenjörers roll är att utveckla teknologierna mot större produktionskapacitet.

Nedströms bearbetning och analytisk bioseparation hänvisar båda till separation eller rening av biologiska produkter , men i olika driftsskalor och för olika ändamål. Nedströmsbearbetning innebär tillverkning av en renad produkt som är lämplig för en specifik användning, vanligtvis i säljbara kvantiteter, medan analytisk bioseparation avser rening i det enda syftet att mäta en komponent eller komponenter i en blandning, och kan hantera provstorlekar så små som en enda cell.

Etapper

En allmänt erkänd heuristik för att kategorisera nedströms bearbetningsoperationer delar in dem i fyra grupper som används för att få en produkt från sitt naturliga tillstånd som en komponent i en vävnad, cell eller fermenteringsbuljong genom progressiva förbättringar i renhet och koncentration.

Avlägsnande av olösliga ämnen är det första steget och involverar infångning av produkten som ett löst ämne i en partikelfri vätska, till exempel separering av celler , cellrester eller annat partikelmaterial från fermenteringsbuljong som innehåller ett antibiotikum. Typiska operationer för att uppnå detta är filtrering , centrifugering , sedimentering , utfällning, flockning , elektroutfällning och gravitationssedimentering. Ytterligare operationer såsom malning, homogenisering eller urlakning, som krävs för att återvinna produkter från fasta källor såsom växt- och djurvävnader, ingår vanligtvis i denna grupp.

Produktisolering är avlägsnandet av de komponenter vars egenskaper skiljer sig avsevärt från den önskade produktens. För de flesta produkter är vatten den främsta föroreningen och isoleringsstegen är utformade för att ta bort det mesta, minska volymen material som ska hanteras och koncentrera produkten. Lösningsmedelsextraktion , adsorption , ultrafiltrering och utfällning är några av de inblandade enhetsoperationerna.

Produktrening görs för att separera de föroreningar som liknar produkten mycket i fysikaliska och kemiska egenskaper. Följaktligen är stegen i detta steg dyra att utföra och kräver känslig och sofistikerad utrustning. Detta steg bidrar med en betydande del av hela bearbetningsutgifterna i efterföljande led. Exempel på operationer inkluderar affinitet, storleksuteslutning, omvänd faskromatografi, jonbyteskromatografi , kristallisation och fraktionerad utfällning.

Produktpolering beskriver de slutliga bearbetningsstegen som slutar med förpackning av produkten i en form som är stabil, lätt att transportera och bekväm. Kristallisering , uttorkning , lyofilisering och spraytorkning är typiska enhetsoperationer. Beroende på produkten och dess avsedda användning kan polering även innefatta operationer för att sterilisera produkten och ta bort eller avaktivera spår av föroreningar som kan äventyra produktsäkerheten. Sådana operationer kan inkludera borttagning av virus eller depyrogenering .

Ett fåtal produktåtervinningsmetoder kan övervägas för att kombinera två eller flera steg. Till exempel, expanderad bäddadsorption (Vennapusa et al. 2008) åstadkommer avlägsnande av olösliga ämnen och produktisolering i ett enda steg. Affinitetskromatografi isolerar och renar ofta i ett enda steg.

Se även

Ladisch, Michael R. (2001). Bioseparationsteknik: principer, praxis och ekonomi . Wiley. ISBN 0-471-24476-7 .
Harrison, Roger G.; Paul W. Todd; Scott R. Rudge; Demetri Petrides (2003). Bioseparations vetenskap och teknik . Oxford University Press. ISBN 0-19-512340-9 .
Krishna Prasad, Nooralabettu (2010). Nedströms bearbetning - En ny horisont inom bioteknik . Prentice Hall of India Pvt. Ltd, New Delhi. ISBN 978-81-203-4040-4 .