セルファインMAXイオン交換体(S, Q, CM, DEAE, GS)

 セルファインMAXシリーズはより高流速での使用が可能となるセルファインの第2世代型のクロマトグラフィー担体です。セルファインMAXイオン交換体は更に表面修飾技術を活用することで、高流速で使用可能な上、高い動的吸着性能を備えています。高性能なクロマトグラフィー担体として使用でき、ダウンストリームの工程処理能力を高めることが期待できます。
 セルファインMAXイオン交換体には、強陽イオン交換(S, GS)、強陰イオン交換(Q)、弱陽イオン交換(CM)、弱陰イオン交換(DEAE)の4つのタイプがあります。

セルファインMAX のベース担体
セルロースは自然界に存在する多糖類であり、アガロースなどの非結晶性を示す多糖類とは異なる結晶性の分子構造を有しています。セルロースを原料とするセルファインはFig 1に示したような独特のポア構造をを有します。さらにセルファインMAXシリーズはセルファインの従来品に比べより大きなポアサイズを有します。このことは、Fig.2の巨大分子であるチログロブリンを用いたブレイクスルーカーブの比較図からもわかるように、セルファインMAXイオン交換体では、大きな分子量のタンパク質も担体のポア内部を効率的に移動できます。



Fig 1. Cellufine MAX 樹脂のSEM写真
 
Fig 2. Cellufine DEAE タイプのチログロブリンのブレイクスルーカーブの比較

新製品
セルファインMAX GS
抗体医薬製品向けなどにリガンド密度を最適化した強陽イオン交換体
   


セルファイン MAX S-r,S-h
スルホン酸基を導入した、強陽イオン交換体
 
セルファイン MAX Q-r,Q-h
4級アンモニウム基を導入した、強陰イオン交換体

セルファインMAX CM
カルボキシメチル基を導入した弱陽イオン交換体
 
セルファインMAX DEAE
ジエチルアミノエチル基を導入した弱陰イオン交換体

Cellufine MAX イオン交換体の構造
Cellufine MAXのイオン交換体各グレードのリガンドの構造をFig.3に示します。イオン交換クロマトの4種すべてのモードに適応するグレードが用意されています(強陽イオン交換=S、強陰イオン交換=Q、弱陽イオン交換=CM、弱陰イオン交換=DEAE)。Cellufine MAX S と Q には、それぞれhタイプとrタイプの2グレードがあります。hタイプは高吸着容量、rタイプは高分離能を目指して設計されています。

Fig 3. Cellufine MAX イオン交換体各グレードのリガンド構造

Cellufine MAX イオン交換体の特長
Cellufine MAXイオン交換体の特性はTable 1の通りです。平均粒子径は約90 μmで、セルファインMAXシリーズ用に新たに開発された高度に架橋されたセルロース粒子をベース担体に用いています。さらに、高吸着化のために粒子表面はデキストランで修飾されています。いずれのグレードもバイオ医薬品の製造プロセスに最適化する設計となっています。

Type MAX CM MAX S-r MAX S-h MAX DEAE MAX Q-r MAX Q-h
基材 表面にデキストランを修飾した架橋セルロース粒子
粒子サイズ(μm) 40 - 130
官能基 CM S S DEAE Q Q
イオン交換容量
(meq / ml-gel)
0.09 - 0.22 0.09 - 0.21 0.10 - 0.22 0.12 - 0.22 0.10 - 0.20 0.13 - 0.22
10% DBC
(mg/ml)
リゾチーム 220 144 191      
ウシ血清
アルブミン
      197 141 225
ヒト-γ-
グロブリン
104 131 216 108 74 135
pH 安定性 2 -13 2 -13 3 -14 2 -12 2 -12 2 -12
保存剤 20% Ethanol


Cellufine MAX イオン交換体の流速に対する耐圧性
Cellufine MAXは バイオプロセスの効率稼動のために高流速で使用可能です。Fig.4では、パイロットスケールでのカラム(内径30 cm カラムでベッド高20cm)における線速と圧力の関係を示しています。すべてのグレードは線速500 cm/hにおいて十分な耐圧性を有しています。



Fig 4. Cellufine MAX各グレードの線速と圧力の関係
Column:30 cm I.D. x 20 cm L
Mobile phase:Pure Water at 20 ºC


Cellufine MAX イオン交換体の動的吸着容量
Cellufine MAXイオン交換体の特長の一つとして、目的物の効率的な物質移動特性があげられます。この特性のため、短い保持時間でも高い動的吸着容量(DBC)が得られます。Fig. 5 から7 において、各グレードのモデルタンパクのDBCと保持時間の影響を示しています。すべてのグレードが短い保持時間でも十分な吸着量を有していることが確認できまます。また、Fig. 8では、Cellufine MAX S と他社製品との吸着容量の比較を示しています。いくつかのタンパク質すべてにおいてCellufine MAX Sが優れた吸着能を有していることが確認できます。



Fig. 5 Residence time vs. IgG-DBC for Cellufine MAX S
Column:5 mm ID×100 mm L
Sample:human polyclonal IgG(1 mg/ml)
Buffer:10 mM Acetate-50 mM NaCl(pH 4.3)
 
Fig. 6 Residence time vs. BSA-DBC for Cellufine MAX Q
Column:5 mm ID×100 mm L
Sample:BSA(1 mg/ml)
Buffer:50 mM Tris-HC(pH 8.5)


Fig. 7 Residence time vs. DBC for Cellufine MAX CM
(polyclonal IgG)and DEAE(BSA)
Column:5 mm ID x 50 mm L
Sample:human polyclonal IgG(1 mg/ml)
BSA(1 mg/ml)
Buffer:10 mM Acetate(pH 5.6)for IgG
Tris-HCl(pH 8.5)for BSA
 
Fig. 8 DBC of Cellufine MAX S and agarose base media
with various model proteins(R.T. = 1 min)
Polyclonal IgG:10 mM Acetate(pH 4.3)- 50 mM NaCl
BSA:10 mM Acetate(pH 4.3)- 50 mM NaCl
Lysozyme:Tris-HCl(pH 9.5)


Cellufine MAX イオン交換体のモデルタンパクの分離能
Cellufine MAX イオン交換体の各グレードによるモデルタンパクの分離例をFig. 9 と 10に示します。それぞれのグレードの高い吸着能かつ高い分離能が確認できます。。



Fig. 9 Cellufine MAX S-h と MAX CMのモデルタンパクの分離
Column:6.6 mm ID×50 mm L
Buffer A:10 mM phosphate buffer(pH 7)
Buffer B:10 mM phosphate(pH 7)+ 1 M NaCl
     (0→50 % linear gradient)
Flow rate:0.86 ml/min(residence time:2min)
Proteins:Ribonuclease A(5 mg/ml),
     Cytochrome C(2.5 mg/ml),
     Lysozyme(1.5 mg/ml)
Injection volume 1.5ml
 
Fig. 10 Cellufine MAX Q-h と MAX DEAEのモデルタンパクの分離
Column:6.6 mm ID×50 mm L
Buffer A:50 mM Tris-HCl(pH 8.5)
Buffer B:50 mM Tris-HCl(pH 8.5), 1 M NaCl
     (0→75 % linear gradient)
Flow rate:0.86 ml/min(residence times 2 min)
Proteins:Transferrin(5 mg/ml),
     BSA(10 mg/ml),
     Pepsin(5 mg/ml)
Injection volume 1.5 ml


化学的安定性と定置洗浄(Cleaning-In-Place)
セルロースは、化学的および物理的に安定な物質です。セルロースを基材とするCellufineは酸、アルカリにも耐久性が高く0.5 M NaOH溶液でのCIPが可能です。使用後のレジンは適切な洗浄をおこなった後、20 % エタノール溶液にて常温(25ºC以下)で保管ください。



セルファイン MAX S-r , S-h > MSDS/取扱説明書/技術情報 > カタログ番号


セルファイン MAX GS > MSDS/取扱説明書/技術情報 > カタログ番号
アプリケーションデータ追加:mAb Purification with Cellufine MAX GS(PDF)


セルファイン MAX Q-r , Q-h > MSDS/取扱説明書/技術情報 > カタログ番号


セルファイン MAX CM > MSDS/取扱説明書/技術情報 > カタログ番号


セルファイン MAX DEAE > MSDS/取扱説明書/技術情報 > カタログ番号



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