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Biokompatible Eisenoxid-Nanopartikel zur in-situ-Magnetseparation von Bioprodukten

Projektbearbeitung: Lennart Kleinfeldt

Im Rahmen des SynFoBiA – Verbundprojekts „Neuartige Synthese- und Formulierungsverfahren für schwerlösliche Arzneistoffe und empfindliche Biopharmazeutika“ der TU Braunschweig wird ein hochselektives und kostengünstiges Magnetseparationssystem basierend auf funktionalisierten magnetischen Nanopartikeln zur Aufreinigung von Proteinen aus einem Bioreaktor entwickelt. Für ein solches System werden im ersten Schritt maßgeschneiderte superparamagnetische Nanopartikel mittels der nicht-wässrigen Sol-Gel-Synthese hergestellt. Im Anschluss wird die Partikeloberfläche post-synthetisch mit Metallkomplex-Gruppen modifiziert. Diese Funktionalisierung ermöglicht die Anbindung der Proteine über das Schlüssel-Schloss-Prinzip, wobei das Protein über einen 6-Histidin-Tag, der eine Markierung nach der gezielten Herstellung darstellt, an die funktionalisierten Partikel koppelt. Durch Anlegen eines externen Magnetfeldes ist die magnetische Abtrennung der Zielsubstanz möglich. Verunreinigungen können durch einfaches Waschen entfernt werden. Das Zielprotein wird durch die Elution mit Imidazol in hoher Reinheit gewonnen. Die anschließende Regeneration der magnetischen Partikel ermöglicht ihre Wiederverwendung und somit eine Kostenminimierung des gesamten Separationsprozesss. Dieses Magnetseparationssystem wird bereits erfolgreich für die Aufreinigung von Antikörperfragmenten und Protein-A aus dem zellfreiem Überstand des Kultivierungsmediums angewandt. Als ersten Schritt hin zu einem kontinuierlichen Abtrennungsverfahren werden nun die Partikel bereits während der Biosynthese des Proteins im Bioreaktor eingesetzt. Für diese sogenannte in situ-Aufreinigung der Proteine aus dem Zellkulturmedium werden die funktionalisierten Nanopartikel während der Wachstumsphase der Bakteriensuspension zugegeben. Es hat sich gezeigt, dass die Aufreinigung und Abtrennung des Produktes während der Biosynthese (in situ) durch die funktionalisierten magnetischen Nanopartikeln in ähnlichen Effizienten und Selektivitäten wie zuvor möglich sind. Somit ist der Grundstein für eine kontinuierliche Produktion mit gekoppelter Aufreinigung von Histidin-markierten Proteinen gelegt.


AG – Mitarbeiter

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