CAPTURE À DEUX COLONNES

Chromatographie de capture continue avec CaptureSMB®

Chargez jusqu’à pleine capacité.

Capture continue avec chromatographie périodique à contre-courant à deux colonnes. La configuration PCC la plus simple du marché.

Validé par Bristol Myers Squibb du laboratoire à l’échelle 100× : 2.5× Productivité | 92% Utilisation de la résine (vs 67 % en batch) | 50% de tampon en moins | ≥94% Rendement maintenu

Source : Angelo et al., BioProcess International 2018 ; Müller-Späth et al., Biotechnol. Bioeng. 2019 (Bristol Myers Squibb)

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Le goulot d’étranglement de la capture

En capture d’affinité en batch, chaque décision de chargement est régie par la même contrainte : éviter la percée (breakthrough) du produit. Il en résulte une marge de sécurité conservatrice — des colonnes chargées à 50–70 % de leur capacité de liaison dynamique afin d’éviter tout risque de perte de produit à la sortie de la colonne.

Cette marge conservatrice est coûteuse. La résine Protein A coûte des milliers de dollars par litre — jusqu’à 16 000 $/L pour les résines premium… et les autres résines d’affinité sont encore plus chères. Charger à 60 % de la capacité signifie que 40 % de votre résine reste inutilisée à chaque cycle. Parallèlement, les débits de chargement les plus élevés, qui maximisent la productivité, produisent des courbes de percée peu marquées — ce qui impose des marges de chargement encore plus conservatrices. Plus vous poussez le débit, plus l’utilisation de la résine diminue.

Pour les grosses molécules comme les anticorps monoclonaux et les capsides AAV, ce compromis est particulièrement marqué. Leur faible diffusivité implique des courbes de percée intrinsèquement peu marquées aux débits pratiques, rendant réellement incompatibles une forte utilisation de la résine et une productivité élevée sur une seule colonne.

CaptureSMB continuous capture — illustration

CaptureSMB® change la donne

CaptureSMB® supprime la contrainte qui rend ce compromis inévitable. Au lieu d’arrêter le chargement lorsque le produit commence à percer la colonne amont, il permet de poursuivre le chargement — et place une seconde colonne immédiatement en aval pour capturer tout ce qui perce.

La colonne amont est chargée au-delà de sa capacité de liaison dynamique. Le produit qui serait perdu en batch est capturé sur la colonne aval. Lorsque la colonne amont est entièrement saturée, elle est lavée et le produit est collecté. Ensuite, les colonnes permutent : l’ancienne colonne aval — désormais préchargée avec le produit capturé — devient la nouvelle colonne amont, tandis que l’ancienne colonne amont se prépare à capturer la percée provenant de la nouvelle colonne amont.

2.5×

Augmentation de la productivité vs Protein A en batch

92%

Utilisation de la résine vs 67 % en batch

50% ↓

Réduction du tampon vs procédé en batch

≥94%

Rendement équivalent au batch

Validé par BMS à l’échelle 100× — Contichrom® CUBE vers TWIN. Angelo et al., BioProcess International, 2018.

Deux colonnes suffisent. D’autres systèmes PCC (periodic counter-current) utilisent trois, quatre colonnes ou plus pour atteindre une forte utilisation de la résine — en ajoutant de la complexité de vannes, des contraintes de séquencement et un effort supplémentaire de développement de méthode. CaptureSMB démontre qu’une conception à contre-courant à deux colonnes offre l’intégralité du gain de performance avec le matériel le plus simple possible et le chemin le plus court entre une méthode batch et un procédé en fonctionnement.

Comment fonctionne CaptureSMB®

Chaque cycle CaptureSMB® se compose de deux commutations, avec une élution de chaque colonne par cycle. Au sein de chaque commutation, trois phases s’enchaînent :

Phase	Colonne amont	Colonne aval
Chargement interconnecté	L’alimentation est chargée à haut débit au-delà de la DBC — la percée s’écoule vers la colonne aval	Reçoit la percée de la colonne amont ; produit capturé (précharge)
Lavage interconnecté	Le tampon d’équilibrage chasse la phase liquide de la colonne amont vers la colonne aval — le produit restant est capturé	Capture le produit chassé du volume mort de la colonne amont
Phase batch	L’ancienne colonne aval est chargée à un débit batch plus faible — la colonne régénérée n’est pas encore prête	Ancienne colonne amont : lavée, éluée (produit collecté), CIP, ré-équilibrée en parallèle

À la fin de la phase batch, les colonnes permutent via la vanne — l’ancienne colonne aval (désormais préchargée et fraîchement chargée en batch) devient la colonne amont pour la commutation suivante. Le cycle se répète indéfiniment jusqu’à ce que l’alimentation soit consommée ou que le procédé soit arrêté.

Une courte phase de démarrage précède l’étape cyclique : les deux colonnes sont chargées ensemble jusqu’à la DBC, colonnes interconnectées, afin de garantir que la colonne aval porte une précharge équivalente à un cycle en régime permanent avant la première commutation. Ainsi, le régime permanent cyclique est atteint immédiatement — généralement dès le cycle 2.

L’étape d’arrêt élue l’ancienne colonne aval qui n’a pas été entièrement traitée lors de la dernière phase batch, afin de récupérer le produit restant.

Principe du procédé CaptureSMB (.pptx)

Conception de méthode avec l’assistant CaptureSMB®

Les méthodes CaptureSMB sont conçues dans l’assistant CaptureSMB® de ChromIQ® 9 — une interface à onglets qui exploite les données de courbe de percée du Contichrom® CUBE et génère une méthode complète, prête à l’emploi. L’assistant CaptureSMB démarre à partir des données de courbe de percée (BTC) — la concentration mesurée en sortie de colonne à mesure que la colonne est chargée jusqu’à saturation.

Étape 1 — Réaliser une expérience de courbe de percée sur le CUBE

Avant d’ouvrir l’assistant, réalisez une expérience de courbe de percée sur une seule colonne sur le Contichrom® CUBE au temps de résidence cible. Chargez la colonne jusqu’à au moins 70 % de percée, en collectant 10 à 15 fractions pour une analyse de concentration hors ligne.

Les données de ce seul essai constituent l’entrée principale requise — aucun essai batch expérimental supplémentaire n’est nécessaire. L’onglet Tutorial de l’assistant résume les exigences BTC et les temps de résidence recommandés pour la taille de particules de votre résine.

Étape 2 — Saisir les données de colonne et de BTC dans l’onglet Loading

Dans l’onglet Loading, saisissez le titre d’alimentation, les dimensions de la colonne et la vitesse de chargement. Saisissez les points de données BTC (volume chargé en mL vs concentration de percée en g/L) issus de votre analyse hors ligne des fractions. Sélectionnez la fonction de corrélation BTC appropriée (p. ex. Anticorps monoclonal pour les procédés Protein A) — l’assistant ajuste la courbe et affiche la capacité de liaison statique estimée et l’utilisation de capacité projetée. Tous les calculs ultérieurs pour déterminer les paramètres de chargement et simuler les performances du procédé sont dérivés de cette courbe ajustée.

Étape 3 — Configurer le lavage, l’élution et la régénération

Dans l’onglet Recovery & Regeneration, saisissez les étapes de votre protocole de lavage post-chargement, d’élution, de CIP et de ré-équilibrage — la même séquence que celle utilisée dans votre procédé batch existant. Le volume, le débit et l’affectation des tampons par entrée de pompe sont définis ici. L’assistant utilise ces durées pour calculer le débit de chargement en batch, en veillant à ce que la colonne aval termine le chargement dans la fenêtre de régénération disponible.

Étape 4 — Examiner la prédiction de performance, activer AutomAb® et générer

L’onglet Method Settings & Performance affiche les performances prévues du procédé avant un seul essai CaptureSMB® : productivité (g/L/h), consommation de tampon (L/g), utilisation de capacité (%), concentration du pool (g/L), temps de cycle et temps de commutation. Activez ici le contrôle dynamique du procédé AutomAb® (voir ci-dessous). Définissez le nombre de cycles, puis cliquez sur Save — l’assistant génère les fichiers Startup, Main, Shutdown et procedure, prêts à être exécutés depuis l’onglet ChromIQ® Procedure.

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AutomAb® — contrôle de chargement adaptatif au titre pour CaptureSMB®

Le chargement à temps fixe fonctionne lors des premières phases de développement du procédé, lorsque les conditions sont stables et que le procédé est supervisé. Pour les campagnes de fabrication — où le titre d’alimentation varie d’un lot à l’autre et où la capacité de la résine diminue sur des centaines de cycles — AutomAb® est essentiel.

AutomAb® remplace le point d’arrêt du chargement interconnecté à temps fixe par une décision de contrôle intégrée à l’UV. Pendant la phase de chargement interconnecté, le capteur entre les deux colonnes surveille en continu le signal UV. AutomAb® soustrait la ligne de base des impuretés (mesurée lors de la commutation précédente) et intègre le signal restant au fil du temps — en construisant une valeur continue d’aire de précharge. Lorsque l’aire de précharge cumulée atteint la consigne d’aire de précharge cible, ChromIQ® met fin à la phase de chargement interconnecté et passe au lavage interconnecté, quelle que soit la durée nécessaire.

Titre élevé sur ce cycle ? La percée survient plus vite, la consigne est atteinte plus tôt, la commutation se déclenche plus tôt. Titre faible ? La commutation se déclenche plus tard. Le résultat est toujours le même : la même quantité de produit capturée sur la colonne aval — une utilisation de la résine constante cycle après cycle, indépendamment de la variabilité de l’alimentation ou de l’âge de la colonne.

L’aire de précharge cible est dérivée directement d’un essai CaptureSMB® précédent à l’aide du centre Evalution.

Voir Contrôle dynamique du procédé → pour le mécanisme complet et les recommandations de configuration.

Dynamic process control - AutomAb — diagram

Vérifier les résultats CaptureSMB® : le centre d’évaluation

Évaluez vos essais CaptureSMB® dans le centre d’évaluation — le module intégré d’analyse de données de ChromIQ®.

Superposition de cycles — Superposez tous les cycles d’un essai dans une seule vue. Des traces UV consécutives convergeant vers des profils identiques confirment le régime permanent cyclique — généralement atteint dès le cycle 2. Confirmation visuelle de la cohérence du procédé avant de s’engager dans une campagne complète
Intégration automatique — Suit quantitativement la récupération du produit pour chaque fraction sur chaque commutation et chaque cycle. Avec AutomAb® actif, la durée de chargement variable par cycle est enregistrée et documentable — preuve quantitative que le contrôleur compense correctement
Superposer — Superposez des essais provenant de fichiers distincts pour comparer des consignes, des lots de résine ou des expériences de scale-up
Export PDF et Excel — Données UV par cycle, résultats d’intégration et paramètres de procédé compilés dans un rapport structuré

Le journal de bord ChromIQ® enregistre chaque commutation de phase AutomAb® avec la valeur d’aire de précharge cumulée qui l’a déclenchée — un enregistrement inaltérable de chaque décision de chargement autonome prise par le système.

Avantages de CaptureSMB® en un coup d’œil

Avantage	Ce que cela signifie en pratique
Augmentation de productivité de 2.5×	Plus de produit par litre de résine et par heure — validé lors d’un scale-up 100× par Bristol Myers Squibb en capture Protein A
92 % d’utilisation de la résine	Chargement proche de la capacité de liaison statique vs 67 % en batch — réduit directement le volume de résine et la taille de colonne nécessaires
50 % de réduction de tampon	Des colonnes plus petites et une efficacité de chargement plus élevée réduisent proportionnellement les volumes de tampon
Rendement ≥94 % maintenu	Aucune perte de produit due au chargement supplémentaire — rendement équivalent au batch avec une efficacité nettement supérieure
Même résine et mêmes tampons	Toutes les principales résines Protein A et vos conditions existantes de lavage/élution/régénération constituent le point de départ
Configuration PCC la plus simple — deux colonnes	CaptureSMB® atteint des performances équivalentes ou supérieures à des systèmes PCC à 3 ou 4 colonnes plus complexes avec seulement deux colonnes. Moins de matériel signifie un risque de panne plus faible, un développement de méthode plus simple, moins de paramètres à optimiser et un chemin plus rapide entre la première expérience BTC et un procédé en fonctionnement
Compatible perfusion	L’alimentation continue correspond directement à la sortie d’un bioréacteur en perfusion — sans décalage de cadence avec le batch ; toutefois, un sac tampon (surge bag) est recommandé pour conserver de la flexibilité.
Voie directe de scale-up	Les méthodes se transfèrent du Contichrom® CUBE directement au système de production Contichrom® TWIN LPLC Capture pour les produits biologiques — même logique de méthode ChromIQ®

Applications de CaptureSMB®

CaptureSMB® s’applique à toute étape de capture par affinité où le coût de la résine, la productivité ou la compatibilité avec une alimentation continue sont des facteurs déterminants. Il s’étend également aux applications de capture non affinitaires et de polissage avec une chimie bind-and-elute.

Classe de molécule	Phase stationnaire	Application typique
Anticorps monoclonaux (mAbs)	Protein A	Capture continue — validée par BMS à l’échelle 100×
Anticorps bispécifiques	Protein A	Capture continue avec compensation de la variabilité du titre via AutomAb®
Fragments d’anticorps (Fab, scFv)	Protein L, Protein G, IMAC	Capture d’affinité continue avec optimisation de l’utilisation de la résine
Protéines de fusion Fc	Protein A	Capture continue à partir de cultures cellulaires à titre élevé
Protéines recombinantes	IMAC, résines d’affinité sur mesure	Capture d’affinité continue
Vecteurs de thérapie génique AAV	Résines d’affinité non-Protein A	Capture continue des capsides — particulièrement intéressante pour les résines spécialisées à coût élevé
Capture non affinitaires	IEX, HIC	Capture et polissage bind-and-elute avec amélioration de l’utilisation de capacité

Systèmes recommandés pour la capture continue (CaptureSMB®)

La plateforme Contichrom® propose des systèmes de développement et de scale-up pour CaptureSMB®.

Aperçu des systèmes

Contichrom TWIN LPLC continuous chromatography system for capture and polishing

Contichrom® TWIN LPLC – Capture

Accélérez la chromatographie de capture biopharmaceutique à l’échelle de production. Ce système BPF sanitaire utilise CaptureSMB® avec AutomAb® pour maximiser l’utilisation de la résine — permettant un traitement jusqu’à 3 fois plus rapide et une réduction de 50 % de la consommation de résine de Protéine A et de tampon par rapport au mode discontinu. Conception prête pour le NEP pour les anticorps monoclonaux (mAbs), les vecteurs viraux, les conjugués anticorps-médicaments (ADCs) et les protéines recombinantes.

$Contichrom CUBE multi-column FPLC chromatography system with UV detectors and FOXY fraction collector$

Contichrom® CUBE

La plateforme essentielle pour le développement de procédés de chromatographie. Ce système FPLC de paillasse polyvalent de 100 bars exécute la chromatographie en mode batch, batch intégré et continu — incluant MCSGP et CaptureSMB — dès la mise en service. Développez des procédés de purification pour les mAbs, peptides, oligonucléotides, ADCs et vecteurs viraux, avec une mise à l’échelle vérifiée de plus de 100× vers les systèmes pilotes et de production.

Aperçu des systèmes

Chargez plus. Gaspillez moins. Fonctionnez en continu.

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CaptureSMB® nécessite-t-il un chromatogramme batch en entrée, comme MCSGP ?

Non. CaptureSMB® démarre à partir des données de courbe de percée (BTC) — la concentration mesurée en sortie de colonne à mesure qu’une seule colonne est chargée jusqu’à saturation. Il s’agit d’une expérience différente d’un chromatogramme batch : vous chargez la colonne en continu au-delà de la percée (jusqu’à au moins 70 %), en collectant et en analysant 10 à 15 fractions. L’assistant CaptureSMB® ajuste ces données et en déduit tous les paramètres du procédé. Aucun essai batch supplémentaire n’est requis.

CaptureSMB® peut-il être utilisé avec ma résine Protein A et mes tampons existants ?

Oui. CaptureSMB® est compatible avec toutes les principales résines d’affinité Protein A — ainsi qu’avec vos tampons existants de lavage, d’élution, de CIP et de ré-équilibrage. Vos conditions batch actuelles constituent le point de départ ; le procédé CaptureSMB® est conçu à partir de celles-ci à l’aide des données BTC.

Quel est le nombre minimal de colonnes requis ?

CaptureSMB® est un procédé à deux colonnes par conception. Deux colonnes suffisent pour obtenir l’intégralité du gain de performance : la colonne amont est chargée au-delà de sa DBC tandis que la colonne aval capture la percée, atteignant des utilisations de résine proches de la capacité de liaison statique. Une troisième colonne n’apporte pas de gain supplémentaire d’utilisation de capacité — elle ajoute de la complexité matérielle, une surcharge de commutation des vannes et un effort de développement de méthode sans retour de performance qui le justifie. La configuration à deux colonnes est la configuration PCC la plus simple possible et, sur la plateforme Contichrom®, elle fournit des résultats identiques — voire meilleurs — que des systèmes multi-colonnes plus complexes.

Comment AutomAb® sait-il quand commuter — et comment définir l’aire de précharge cible ?

AutomAb® intègre le signal UV inter-colonnes (moins la ligne de base des impuretés de la commutation précédente) sur la phase de chargement interconnecté, en construisant une aire de précharge cumulée en mAU·min. Lorsque cette aire intégrée atteint la consigne cible, le chargement s’arrête. Pour dériver la consigne : exécutez CaptureSMB® sans AutomAb® jusqu’au régime permanent, ouvrez l’essai dans le centre d’évaluation, sélectionnez le type de marqueur « Preload area » et relevez les valeurs sur les commutations en régime permanent. La moyenne de ces valeurs est votre consigne AutomAb®. Saisissez-la dans l’onglet Method Settings & Performance et activez AutomAb®. La dérivation nécessite généralement un essai de référence CaptureSMB® en régime permanent.

Quelle est la voie de scale-up du CUBE vers la fabrication ?

Pour les produits biologiques, les méthodes développées sur le Contichrom® CUBE se transfèrent directement au système de production Contichrom® TWIN LPLC CaptureSMB® — une conception sanitaire avec capacité CIP adaptée à la fabrication biopharmaceutique. Les dimensions de colonne changent ; la logique de méthode ChromIQ®, les paramètres dérivés de la BTC et la consigne d’aire de précharge AutomAb® se transfèrent directement — aucun redéveloppement de la consigne de procédé n’est requis à l’échelle. Bristol Myers Squibb l’a démontré à l’échelle 100× sans écarts qualité. Le Contichrom® PILOT 300X peut exécuter CaptureSMB®, mais sa conception non sanitaire le rend inadapté à la production de produits biologiques — il convient à CaptureSMB® pour les petites molécules et les oligonucléotides.