Zeitschrift für Chromatographie und Trenntechniken
Offener Zugang

Abstrakt

Bewertung der treibenden Kräfte für die Proteinpartitionierung in wässrigen PEG-Salz-Zweiphasensystemen und Optimierung durch Versuchsplanung

Glyk A, Solle D, Scheper T und Beutel S*

In der vorliegenden Studie wurde die Partitionierung von vier Modellproteinen (Rinderserumalbumin, Ovalbumin, α-Chymotrypsin und Lysozym) in wässrigen Zweiphasensystemen (ATPS) mit Polyethylenglykol (PEG)-Salz untersucht. Dabei wurden die Auswirkungen von Molekulargewicht (MW) und Konzentration von PEG, Art und Konzentration des phasenbildenden Salzes (Kaliumphosphat/Natriumcitrat (KPP/NaCit)), Konzentration und pH-Wert von Natriumchlorid (NaCl) sowie MW, isoelektrischer Punkt, Ladung und Hydrophobie der Proteine ​​berücksichtigt. Es zeigte sich, dass die Proteinpartitionierung von verschiedenen koexistierenden Effekten beeinflusst wird, wie z. B. hydrophobe und elektrostatische Wechselwirkungen, die mit den Systemparametern und den physikochemischen/Oberflächeneigenschaften der Proteine ​​zusammenhängen. Darüber hinaus wurde mittels statistischer Versuchsplanung (DoE) eine rigorose Analyse und Optimierung der signifikanten Kräfte für die Proteinpartitionierung in PEG-Salz-ATPS durchgeführt. Zunächst wurden die Konzentrationen von KPP/NaCit, NaCl und PEG in einem fraktionalen faktoriellen Versuchsplan als statistisch signifikante Faktoren betrachtet. Anschließend wurden die optimalen Werte der signifikanten Faktoren mithilfe eines zentral zusammengesetzten flächenzentrierten Versuchsplans in Verbindung mit der Response Surface Methodology ermittelt. Darüber hinaus wurden in den Versuchsplänen lineare bzw. quadratische Modelle erstellt und mittels statistischer Regressionsanalyse und Varianzanalyse ausgewertet. Abschließend bestätigte eine Validierung des quadratischen Modells eine gute Korrelation zwischen den vorhergesagten und den experimentellen Ergebnissen und verifizierte damit die Gültigkeit des Modells.