Fysikalisk kemi för nya och förbättrade kromatografimaterial
- Diarienummer
- SM17-0042
- Start- och slutdatum
- 180301-201231
- Beviljat belopp
- 621 692 kr
- Förvaltande organisation
- GE Healthcare
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Kromatografisk rening utgör den största flaskhalsen i nedströmsprocessning av biologiska läkemedel. GE Healthcare AB är en världsledande aktör inom kromatografiska system och den del av företagets FoU som är inriktad mot att förbättra kromatografimedia är strategiskt viktig. De tre huvudsakliga frågeställningarna som behöver hanteras är (i) förbättrad karaktärisering av den fysiska och kemiska sammansättningen av den porösa matris som utgör mediumet, (ii) förbättrad teoretisk förståelse och förutsägelse of de komplexa flödesfenomenen under kromatografi och (iii) uppfinning och design av nya porösa matriser med förbättrade prestanda. Projektet innefattar deltidsanställning av en professor i fysikalisk kemi – med bakgrundskunskap och förståelse av de grundläggande fenomenen som berörs – vid GEHC. Han kommer samarbeta med personer på avdelningen för nedströms rening på FoU GEHC i två aktiviteter. Den första handlar om nya material för applikationer inom bioprocessning och innefattar (i) att föreslå nya porösa arkitekturer och (ii) att bedöma deras prestanda med hjälp av både experiment och simuleringsmetoder. Ytterligare ett resultat är en bättre förståelse av nuvarande matriser. Den andra aktiviteten handlar om kontrollstrategier för biopolymerer och ligander samt att etablera struktur-funktionssamband. För detta krävs bättre karaktärisering av matrisstrukturer bestående av den komplexa biopolymeren agaros, både i dess ursprungliga form och kemiskt modifierad.
Populärvetenskaplig beskrivning
Have you heard of modern biomedicines? Yes? Well, it is true - you just stich a gene into innocent bacteria and, voila, there pours out those new proteins/peptides/drugs coded by the gene that cure cancer or make you thin or just let you live forever. Unfortunately, there pours out a lot more than that so stop eating the bacteria for a while. Modern biopharmaceuticals all depend on one being able to separate the (tiny!) wheat from the (humongous!) chaff and the method that comes our rescue is called chromatography. With that at hand, the bacteria can be smashed into a cocktail with all included and that cocktail is in one or more steps treated by a chromatographic instrument that can be viewed like a very clever (and quite expensive) sieve – it lets the wheat go through and keeps the chaff back or the exact opposite. Several such steps yield the clean substance without less desirable components smashed bacteria are prone to contain. The crucial word above is “clever”. A modern chromatography system lets molecules pass not only dependent on their size but also on other properties, like electric charge or hydrophobicity. This is permitted by clever chemistry – one can treat the sieve so that molecules get selectively attached to it. In fact, the sieve itself is not alike at all to a kitchen variety but is a carefully produced network of tiny pores within beads that are typically packed in columns through which the mixture to be purified flows. Though clever, chromatography materials are not optimal. In addition, new molecules and mixtures appear as candidates to be purified. Hence, improvements and innovations are sought after and this project is exactly about that – to understand how current systems work, and on that basis perchance come by new ideas. The goals are not easy to reach. Chromatography materials constitute a rather complex system with a lot of features and the first issue is that those features are not easy to pinpoint. The structure of the pore network and the actual state of the chemical modification are two examples for “we know a lot but not enough”. So, a part of the project is to get more information by improving and adapting experimental methods. The other part of the project is to simulate the intricate flow phenomena that appear when a complex biomolecular mixture is poured over a complex porous material. Finally, with a better understanding at hand one can come up with new structures that have new and improved capabilities.