INTEGRIERTE CHROMATOGRAPHIE

2D/3D-Chromatographie: zwei oder drei Schritte. Ein Lauf.

Ihre Batch-Methode ist bereits der erste Schritt. ChromaCraft™ fügt den nächsten hinzu – die Orchestrierung der Mehrsäulen-Aufreinigung (2D/3D) auf dem Contichrom® CUBE in einem einzigen integrierten Lauf, mit automatisiertem Transfer, In-line-Verdünnung und vollständiger Methodensteuerung über jede Dimension hinweg.

Zwei oder drei Reinigungsschritte in einem integrierten Lauf.

Sobald Sie Ihre erste Batch-Methode auf dem Contichrom® CUBE ausführen, haben Sie die Grundlage für einen 2D-Aufreinigungsprozess geschaffen. Dieselbe Hardware, dieselben Säulen und dieselbe ChromIQ®-Software, mit der Ihr Protein-A-Capture durchgeführt wurde, können das Eluat direkt auf eine zweite Säule leiten – IEX-Polishing, HIC, Entsalzung –, ohne den Lauf zu unterbrechen.

Der CUBE übernimmt die Übergabe automatisch:

  • In-line-Verdünnung zwischen den Schritten
  • Kein Zwischentank
  • Kein manuelles Eingreifen
  • Keine separate Methodendatei pro Säule

Das ist 2D-integrierte Batch-Chromatographie. Fügen Sie einen dritten Säulenschritt hinzu, wird daraus 3D. Die Twin-Column-Ventilarchitektur des CUBE unterstützt beides nativ, und ChromaCraft™ entwirft die komplette Methode im selben visuellen Gantt-Diagramm-Editor, den Sie bereits für Single-Column-Batch verwenden.

Das Ergebnis ist eine automatisierte, durchgängige Aufreinigungskette — von Capture über Polishing bis Desalting — abgeschlossen in einem einzigen unbeaufsichtigten Lauf. Sammeln Sie einen Produktpool oder fraktionieren Sie nach Bedarf. Die Zeit von der Beladung bis zur finalen gereinigten Fraktion sinkt von Tagen auf Stunden.

Was ist 2D-Chromatographie in der präparativen Aufreinigung?

Die 2D-Chromatographie kombiniert zwei chromatographische Aufreinigungsschritte nacheinander. Ein ausgewählter produktenthaltender Teil des Eluats aus der ersten Säule wird direkt auf eine zweite Säule übertragen, typischerweise unter Verwendung eines anderen und komplementären Trennmodus.

Auf dem Contichrom® CUBE wird dies als integrierter Batch-Prozess implementiert. Jede Dimension folgt ihrer eigenen Batch-Chromatographie-Methode, während ChromaCraft™ und ChromIQ® das Product Transfer Window, das Routing von Säule zu Säule und jede erforderliche In-line-Verdünnung steuern. Dies ermöglicht es, Workflows wie Protein-A-Capture gefolgt von Ionenaustausch-Polishing oder Anionenaustausch gefolgt von Umkehrphasen-Aufreinigung ohne einen Zwischenhalt oder manuelles Nachladen zu verbinden.

Batch- & Mehrsäulenprozesse auf dem Contichrom® CUBE:

Prozessformat Anzahl der Aufreinigungsschritte Transfer zwischen Säulen Beispiel-Workflow Methodensteuerung
Einsäulen-Batch 1 Kein Transfer zwischen Säulen Protein-A-Capture Eine Einsäulen-Batch-Methode
2D integrierter Batch 2 Ausgewähltes Produktfenster wird automatisch von Dimension 1 zu Dimension 2 übertragen Protein A → IEX oder AEX → RP Eine integrierte ChromIQ®-Methode
3D integrierter Batch 3 Automatischer sequenzieller Transfer über drei Säulenschritte Capture → Polishing → Desalting Eine mehrstufige ChromIQ®-Methode

Die 2D- und 3D-Konfigurationen verwenden denselben ChromaCraft™ Batch Editor wie Einsäulen-Batch-Methoden. Eine dritte Dimension erfordert die zusätzliche Säulenposition, die durch das Column Selection Valve Kit ermöglicht wird.

Integrierte 2D-Chromatographie vs. separate Batch-Schritte

Prozessfaktor Separate Batch-Aufreinigungsschritte Integrierte 2D-Chromatographie auf dem CUBE
Produkttransfer Der erste Produktpool wird gesammelt und anschließend auf eine andere Säule geladen Das ausgewählte Produktfenster wird automatisch übertragen
Zwischenhandling Bedienerintervention und ein Zwischenbehälter sind normalerweise erforderlich Kein manueller Transfer oder Zwischenhaltebehälter
Stream-Konditionierung Salzkonzentration, pH-Wert oder Lösungsmittelzusammensetzung können eine Offline-Anpassung erfordern Das Pumpennetzwerk wendet die definierte In-line-Verdünnung an
Methodenausführung Jede Säule wird üblicherweise als separate Methode betrieben Beide Dimensionen laufen innerhalb einer ChromIQ®-Methode
Datenprüfung Jeder Aufreinigungsschritt erzeugt einen separaten Laufdatensatz Beide Dimensionen erscheinen in einem kontinuierlichen Evaluation Center-Datensatz
Fraktionssammlung Zwischen- und Endpools müssen möglicherweise separat gesammelt werden Die Produktsammlung kann nach der finalen Dimension erfolgen

Im Gegensatz zu separaten Batch-Schritten verbindet die integrierte 2D-Chromatographie beide Aufreinigungsdimensionen innerhalb eines automatisierten Workflows. Auf dem Contichrom® CUBE kann das ausgewählte Produktfenster von Dimension 1 übertragen, durch In-line-Verdünnung konditioniert und in Dimension 2 verarbeitet werden, ohne manuelles Nachladen oder einen Zwischenhalt. Dies reduziert das Handling zwischen den Stufen, während die Methodenausführung und Datenauswertung innerhalb eines kontinuierlichen Prozessdatensatzes bleiben.

So funktioniert ein integrierter 2D/3D-Workflow.

Das Ventilnetzwerk des CUBE verbindet den Auslass der ersten Säule direkt mit dem Einlass der zweiten. Wenn die UV-Kurve der Dimension 1 das Product Transfer Window erreicht, das Sie in ChromaCraft™ festgelegt haben, leitet ChromIQ® das Eluat in Dimension 2 um und wendet eine In-line-Verdünnung im von Ihnen angegebenen Verhältnis an.

Das Transferfenster kann auf zwei Arten ausgelöst werden:

  • Absoluter mAU-Schwellenwert — wird bei einem festen UV-Wert ausgelöst (Peak-Front-Marker)
  • Relativer Prozentsatz des Peak-Maximums — wird bei einem Bruchteil der beobachteten Peakhöhe ausgelöst (Peak-Tail-Marker)

Die Pumpen passen sich automatisch an. Keine manuellen Schritte zwischen den Etappen.

Dimension 2 führt anschließend ihre eigene Äquilibrier-, Bind-, Wasch- und Elutionssequenz aus, gesteuert durch die für diese Säule definierten Methodenparameter. Beide Schritte laufen innerhalb derselben ChromIQ®-Methode.

Für 3D-Methoden fügen Sie mit dem Column Selection Valve Kit eine dritte Säulenposition hinzu — eine vollständige Capture → Polishing → Desalting-Kette in einem automatisierten Lauf.

Methodendesign mit ChromaCraft™

Schritt 1 — Derselbe Editor, erweitert für zwei oder drei Dimensionen

2D- und 3D-Methoden werden im selben ChromaCraft™ Batch Editor erstellt, der auch für Single-Column-Batch verwendet wird — keine neue Software, keine neue Oberfläche, die Sie erlernen müssen. Das Gantt-Diagramm wird erweitert, um alle Dimensionen nacheinander darzustellen. Wenn sich beide Dimensionen zu irgendeinem Zeitpunkt eine Pumpe teilen, markiert ChromaCraft™ den Konflikt sofort als rote Zone — bevor Sie die Methode generieren, nicht erst nach dem ersten fehlgeschlagenen Lauf.

Schritt 2 — Prozesstyp wählen und Ihre bestehende Methode importieren

Wählen Sie den 2D- oder 3D-Modus und weisen Sie die Puffer jeder Dimension den entsprechenden CUBE-Pumpeneinlässen zu. Jede zuvor gespeicherte Single-Column-ChromaCraft™-Methode kann direkt in Dimension 1, 2 oder 3 hochgeladen werden — alle Säulenparameter und Schrittzeiten werden importiert. Ihr bestehendes Batch-Protokoll wird sofort zu einer neuen Dimension.

Schritt 3 — Das Product Transfer Window konfigurieren

Definieren Sie UV-Trigger zum Starten und Stoppen des Säule-zu-Säule-Produkttransfers. ChromaCraft™ wählt automatisch einen Trigger für absolute mAU (Peak-Front-Marker) oder relative % des Peak-Maximums (Peak-Tail-Marker), abhängig von Start- und Endpositionen des Produkttransfers. Als Nächstes: Legen Sie den In-line-Verdünnungsfaktor fest — ChromIQ® wendet ihn während des Produkttransfers automatisch an, um das Eluat für die erneute Bindung an die nachgeschaltete Säule zu konditionieren. Optional wird eine Verzögerungszeit gesetzt, um früh eluierende Spezies daran zu hindern, den Transfer vorzeitig auszulösen.

Schritt 4 — Fraktionierungs-Trigger für die finale Dimension festlegen

Definieren Sie die Kriterien für die Produktsammlung für Dimension 2 (oder 3) — UV-Schwellenwert, Volumen-/Zeitfenster oder eine Kombination. Das Deaktivieren von „Continue after End“ beendet den Elutionsgradienten der Dimension 1 in dem Moment, in dem das Transferfenster schließt, überspringt den unnötigen Rest und geht direkt zur Regeneration über — eine spürbare Zykluszeitersparnis bei jedem Lauf.

Schritt 5 — Sonderfälle behandeln und automatisch generieren

Bei nicht mischbaren Lösungsmittelkombinationen (z. B. RP organisch → IEX wässrig) fügt ChromaCraft™ automatisch einen Wasser-Spülschritt an der Pumpe ein — kein manuelles Eingreifen erforderlich. Klicken Sie auf Speichern: Die vollständige mehrstufige ChromIQ®-Methode wird als eine einzige, sofort ausführbare Datei generiert, in der alle Dimensionen, alle Transferparameter und die Fraktionierungslogik zusammengeführt sind.

Ergebnisse analysieren: Das Evaluation Center

Beide Dimensionen eines 2D- oder 3D-Laufs werden im Evaluation Center in einem einzigen, kontinuierlichen Laufdatensatz erfasst. Die UV-Spur umfasst die komplette Methode — Sie sehen die Elution der Dimension 1, den Transferpunkt und das Chromatogramm der Dimension 2 (und Dimension 3) als eine einzige Zeitleiste.

  • Peak-Integration — automatisch oder manuell, unabhängig auf das Elutionsprofil jeder Dimension angewendet
  • Fraktionsanalyse — final gesammelte Fraktionen werden der vollständigen Laufspur zugeordnet; Reinheit und Ausbeute in einer Ansicht bewertet
  • Laufvergleich — mehrere 2D/3D-Läufe überlagern, um die Reproduzierbarkeit sowohl des Transfer-Timings als auch des finalen Produktpeaks zu bestätigen
  • PDF-Report-Export — vollständiger, strukturierter Bericht über alle Dimensionen hinweg, inklusive Transferparameter
  • Excel-/CSV-Export — vollständige Signaldaten und Integrationsergebnisse über den gesamten mehrstufigen Lauf

Das ChromIQ®-Logbuch protokolliert jedes Systemereignis — einschließlich des Product-Transfer-Window-Triggers — in einem unveränderbaren Audit-Trail mit Datenintegritäts-Prüfsummen und mehrstufiger Benutzerrechteverwaltung.

Mehrsäulen-Anwendungen

Molekülklasse Typische 2D/3D-Konfiguration
Monoklonale Antikörper (mAbs) 2D: Protein-A-Capture → CIEX-Polishing; 3D: Protein A → CIEX → Desalting — vollständige Downstream-Kette, ein Lauf
ADCs 2D: Protein-A-Capture → HIC (DAR-Fraktionierung); oder HIC → IEX-Polishing
Rekombinante Proteine / Hormone 2D: His-Tag-IMAC → IEX-Polishing; 3D: Protein L → IEX → SEC
Peptide 2D: RP-Polishing (Dim 1) → AIEX-Polishing (Dim 2) — orthogonales Gradient-Gradient; oder RP → Desalting
Oligonukleotide 2D: AEX-Gradient → RP-Polishing; orthogonale Selektivität, ein automatisierter Lauf
AAV / Gentherapie 2D: Affinitäts-Capture → IEX-Polishing
mRNA / LNP 2D: Affinität → IEX im passenden Maßstab
Nutraceuticals / Small Molecules 2D: RP → Mixed-Mode- oder Normalphasen-Polishing

 

Unterstützte Schrittkombinationen auf dem Contichrom® CUBE:

Format Schritt 1 Schritt 2 Schritt 3 Erforderliches Zubehör
2D Isokratisch (z. B. Protein A, IMAC) Isokratisch (z. B. SEC, Desalting) Column Bypass Valve Kit
2D Isokratisch (z. B. Protein A) Gradient (z. B. CIEX, AEX, HIC) Column Bypass Valve Kit
2D Gradient (z. B. RP) Gradient (z. B. AIEX) Column Bypass Valve Kit + Buffer Selection Valve Kit
3D Isokratisch Gradient Isokratisch (z. B. Desalting) Column Bypass + Column Selection Valve Kits
3D Isokratisch Gradient Gradient Column Bypass + Buffer Selection + Column Selection Valve Kits

Contichrom® Systeme für 2D-integrierte Batch- und kontinuierliche Chromatographie

Alle Contichrom® Systeme führen zusätzlich zur kontinuierlichen Chromatographie auch 2D-integrierte Batch-Chromatographie durch, mit vorhersehbarer Skalierbarkeit vom CUBE bis zu den Systemlinien PILOT und TWIN. 3D-Fähigkeiten sind exklusiv für den CUBE.

Plattformvorteile auf einen Blick

Vorteil Was es in der Praxis bedeutet
Keine Puffertanks zwischen den Schritten Eluat wird automatisch von Säule zu Säule übertragen — kein Zwischenbehälter, keine manuelle Handhabung, keine Wartezeit
In-line-Verdünnung integriert Ionenstärke- oder pH-Anpassung zwischen den Dimensionen erfolgt über das Pumpennetzwerk — kein separater Verdünnungsschritt
Ein einziger Produktpool Fraktionssammlung erfolgt einmal, am Ende der finalen Dimension — nicht nach jedem Schritt
Reduzierter QC-Aufwand Ein Laufdatensatz, ein Chromatogramm, ein Report — statt drei pro Downstream-Schritt
Gleiche Hardware wie im Batch Keine zusätzliche Systemanschaffung — 2D/3D-Läufe auf dem CUBE, den Sie bereits haben, mit Zubehör-Ventilkits
Direkter Scale-up-Pfad 2D-Methoden lassen sich direkt auf die Contichrom® PILOT 300X- und TWIN-Systeme übertragen

Häufig gestellte Fragen

Ein System. Zwei oder drei Aufreinigungsschritte.