Autor(es): Pousada, Patrícia da Silva
Data: 2014
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10400.6/5634
Origem: uBibliorum
Assunto(s): Adsorção; Albumina de Soro Bovino.; Cromatografia de Troca Iónica; Isotérmicas; Microcalorimetria de Fluxo; Toyopearl® Deae-650m; Toyopearl® Gigacap Q-650m; Troca Aniónica; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia:: Outras Engenharias e Tecnologias
Ion-exchange chromatography (IEC) is a powerful technique and the most widely used for separation and purification of biomolecules in the biotechnological industries. However, the prediction of biomolecules adsorptive behavior onto chromatographic resins is still not completely understood. Also, it may be interesting to run the chromatographic processes in the overloaded mode; however operation under this condition is considerably more complex than linear chromatography. The lack of appropriate models to adequately describe linear and non-linear mode of chromatography is a major impediment in the design and implementation of scaled-up units. Therefore, is essential a better understanding of the mechanisms underlying linear and non-linear chromatography of biomolecules. Thermal events accompanying biomolecules adsorption have been proved to shed some light into the adsorption process and on the role of non-specific effects in the establishment of the adsorptive process. Flow microcalorimetry (FMC) and adsorption isotherms measurements were used to illustrate Bovine Serum Albumin (BSA) adsorption mechanism onto an anion-exchanger, Toyopearl® DEAE-650M, at both absence and presence of salt (50mM and 100mM of NaCl) at pH 9. Adsorption isotherms studies were also run for Toyopearl® GigaCap Q-650M (pH9 in absence and presence of 50mM and 100mM NaCl). Isotherms showed that the mechanism of BSA adsorption onto Toyopearl® DEAE-650M and Toyopearl® GigaCap Q-650M follows a Lagmuir-type profile at the lower equilibrium concentrations. FMC results for Toyopearl® DEAE-650M obtained under linear conditions, showed overlapped peaks, a first endothermic peak followed by an exothermic one. Endothermic heat major contributor was suggested to be water molecules release, and the exothermic heats were related to the attractive interactions between BSA and supports. In addition, the FMC revealed that overall adsorption process is endothermic, as expected for an anion-exchanger, which means that the process was entropically driven.
A Cromatografia de Troca Iónica (IEC) é uma técnica de separação e purificação de biomoléculas bastante popular e muito usada na indústria biotecnológica. Contudo, a previsão do comportamento de adsorção de biomoléculas em resinas de cromatografia ainda não está totalmente compreendido. Além disso, torna-se interessante executar os processos cromatográficos sob condições de sobrecarga; no entanto, trabalhar sob esta condição é consideravelmente mais complexo do que trabalhar em cromatografia linear. A falta de modelos adequados para descrever adequadamente a cromatografia em modo linear e não-linear é um obstáculo importante na conceção e implementação de unidades de separação e purificação a larga escala. Portanto, é essencial uma melhor compreensão dos mecanismos subjacentes à cromatografia linear e não linear de biomoléculas. Os estudos termodinâmicos têm contribuído para a melhor compreensão dos processos de adsorção e do papel dos efeitos não específicos no estabelecimento dos processos que levam à de adsorção de biomoléculas. Assim, estes estudos serão aplicados no presente trabalho. Os ensaios de Microcalorimetria de fluxo (FMC) e isotérmicas de adsorção permitiram ilustrar os mecanismos de adsorção de Albumina de Soro Bovino (BSA) na resina de troca aniónica, Toyopearl® DEAE-650M, tanto na ausência como na presença de sal (50mM e 100mM NaCl) a pH 9. Os estudos de isotérmicas de adsorção também foram realizados para Toyopearl® GigaCap Q-650M (pH9 na ausência e presença de 50mM e 100mM NaCl). Os resultados obtidos através das isotérmicas mostraram que o processo de adsorção da BSA a Toyopearl® DEAE-650M e Toyopearl® GigaCap Q-650M, segue um perfil compatível com a isotérmica de Lagmuir para concentrações de equilíbrio baixas. Os resultados de FMC para Toyopearl® DEAE-650M, obtidos em condições lineares mostram picos sobrepostos, um primeiro pico endotérmico seguido por um exotérmico. Para o calor endotérmico a libertação de moléculas de água foi sugerido como sendo o principal contribuinte, enquanto que o calor exotérmico foi relaciona-se com a interação atrativa entre a BSA e o suporte. Verificou-se ainda que o processo global de adsorção é endotérmico, como é esperado para a interação de troca aniónica, ou seja, trata-se de um processo conduzido entropicamente.
