Proteinkristallisation in Rührkesselreaktoren

Dirk Hebel, Dissertation Technische Universität München, 2013

Aufgrund steigender Produktkonzentrationen bei der biotechnologischen Herstellung von Proteinen stellt die anschließende Proteinisolierung und -aufreinigung mit Standardverfahren zunehmend eine ökonomische Herausforderung dar. Hier könnte die Proteinkristallisation dazu beitragen, Aufarbeitungsverfahren zu vereinfachen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden daher geeignete Kristallisationsbedingungen für fünf verschiedene Proteine in Mikrosatzversuchen charakterisiert. Die Ausbeute der Proteinkristallisationen wurde nachfolgend in parallelen Rührkristallisatoren im Millilitermaßstab durch geeignete Temperaturführung, Fällungsmitteldosierung oder Zugabe neuartiger Additive wie ionische Flüssigkeiten auf bis zu 99 % innerhalb von 2 Stunden gesteigert. Die Maßstabsübertragung gelang auf Basis geometrisch ähnlicher Rührkessel bis in den Litermaßstab. Auch die eingesetzten Hilfsstoffe konnten diffusiv aus den Kristallen abgereichert werden.

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Publikationen

• Hebel D, Huber S, Stanislawski B, Hekmat D (2013): Stirred batch crystallization of a therapeutic antibody fragment. J Biotechnol 166: 206-211.
• Hebel D, Ürdingen M, Hekmat D, Weuster-Botz D (2013): Development and scale-up of high-yield crystallization processes of lysozyme and lipase using additives. Cryst Growth Des 13: 2499-2506.
• Hekmat D, Hebel D, Weuster-Botz D (2008): Crystalline proteins as an alternative to standard formulations. Chem Eng Technol 31: 911-916.
• Hekmat D, Hebel D, Schmid H, Weuster-Botz D (2007): Crystallization of lysozyme: from vapor diffusion experiments to batch crystallization in agitated ml-scale vessels. Proc Biochem 42: 1649-1654.
• Hekmat D, Hebel D, Joswig S, Schmidt M, Weuster-Botz D (2007): Advanced protein crystallization using water-soluble ionic liquids as crystallization additives. Biotechnol Lett 29: 1703-1711.