Proteinkonzentration in Blutplasma messen: Inline-Überwachung mit einem Prozessrefraktometer
Blutplasma enthält mehrere hundert verschiedene Proteine, die unterschiedliche physiologische Funktionen erfüllen. Zu den mengenmäßig bedeutendsten Plasmaproteinen gehören Albumin und Immunglobulin G (IgG). Zusammen machen sie einen großen Anteil der im Plasma enthaltenen Proteine aus.
Blutplasma dient als Ausgangsmaterial für die Herstellung verschiedener pharmazeutischer Plasmaprodukte. Bei der Verarbeitung wird das Plasma in mehreren Schritten fraktioniert und weiter aufgereinigt.
Eine präzise Überwachung der Proteinkonzentration ist dabei ein wichtiger Bestandteil der Prozesskontrolle.
Mit dem KxS Prozessrefraktometer kann die Proteinkonzentration kontinuierlich direkt im Prozess gemessen werden. Die Inline-Messung liefert Echtzeitdaten und ermöglicht dadurch eine laufende Überwachung und Anpassung der Konzentration.
Wie funktioniert die Ultrafiltration von Blutplasma?
Bei der Ultrafiltration wird die aus den vorhergehenden Fraktionierungsschritten stammende Plasmalösung aus einem Vorratstank zu einer Membran geleitet.
Durch den angelegten Druck wird die Flüssigkeit gegen die Membran geführt. Kleinere Moleküle können die Membran passieren, während größere Moleküle zurückgehalten werden.
Auf diese Weise entsteht ein konzentriertes Protein-Retentat.
Bei einem kontinuierlichen Filtrationsprozess kann zusätzlich eine Pufferlösung – typischerweise physiologische Kochsalzlösung mit 0,9 % NaCl – mit derselben Rate in den Vorratstank gegeben werden, mit der Filtrat entnommen wird.
Dadurch bleibt das Flüssigkeitsvolumen im Prozess annähernd konstant, während kleinere Moleküle durch die Membran entfernt werden. Das zurückgehaltene Protein-Retentat wird unter Druck wieder dem Vorratstank zugeführt und zirkuliert weiter im Prozess.
Die Grafik wurde mithilfe von KI erstellt.
Warum ist die Proteinkonzentration wichtig?
Die Konzentration des Protein-Retentats beeinflusst die Durchlässigkeit der kleineren Moleküle durch die Membran. Eine genaue Kontrolle der Konzentration ist deshalb ein wichtiger Bestandteil der Prozessführung.
Darüber hinaus muss die Konzentration des späteren Endprodukts innerhalb der vorgegebenen Spezifikation liegen.
Eine zuverlässige Konzentrationsmessung unterstützt daher sowohl:
- die Prozesskontrolle
- die Einstellung der gewünschten Endproduktkonzentration
- die Qualität des Produkts
- die Produktsicherheit
- die Optimierung der Betriebskosten.
Die Proteinkonzentration kann über Probenahmen und anschließende Laboranalysen bestimmt werden.
Bei der klassischen Analyse können beispielsweise stickstoffbasierte Verfahren wie die Kjeldahl- oder Dumas-Methode eingesetzt werden. Diese Verfahren erfordern jedoch die Entnahme und Bearbeitung von Proben und benötigen entsprechende Analysezeit sowie gegebenenfalls Reagenzien.
Für einen kontinuierlichen Prozess bietet eine Inline-Messung einen anderen Ansatz: Die Konzentration wird direkt während der Verarbeitung erfasst und steht ohne zeitliche Verzögerung für die Prozessüberwachung zur Verfügung.
Innovative Lösung und Vorteile der Inline-Konzentrationsmessung
Das KxS Prozessrefraktometer ermöglicht die kontinuierliche Inline-Messung der Proteinkonzentration.
Durch die Echtzeitmessung kann der Konzentrationsverlauf während der Ultrafiltration verfolgt werden. Dadurch lassen sich Konzentrationsänderungen erkennen und die Prozessbedingungen bei Bedarf anpassen.
Die Inline-Refraktometrie als Process Analytical Technology (PAT)-Werkzeug für diese Anwendung heißt, dass die Echtzeitdaten dazu genutzt werden können, Konzentrationswerte nach der Ultrafiltration zu überwachen und die gewünschte Endproduktkonzentration gezielt einzustellen.
Ihre Vorteile mit dem KxS Prozessrefraktometer
- Kontinuierliche Inline-Messung der Proteinkonzentration
- Echtzeitdaten direkt aus dem Prozess
- Überwachung des Konzentrationsverlaufs
- Unterstützung bei der Einstellung der gewünschten Endproduktkonzentration
- Schnelle Prozessanalyse ohne zeitaufwendige Laborproben
- Keine Handhabung von Analyse-Reagenzien für die Inline-Messung
- Integration der Messdaten in ein Datenerfassungssystem möglich
- Unterstützung einer effizienten Prozessführung
Das KxS Prozessrefraktometer kann direkt in die Prozessführung integriert werden.
Als mögliche Messstelle kommt z.B. die Installation an einer Rohrbiegung, beispielsweise über eine Winkelmontage oder eine geeignete Durchflusszelle in Frage. Alternativ kann die Messung auch direkt am Vorratstank erfolgen.
Damit kann die Proteinkonzentration dort überwacht werden, wo sie für die Prozessführung relevant ist.
Die Messwerte können über geeignete Ausgangssignale an ein Datenerfassungssystem übertragen werden. So ist eine kontinuierliche Überwachung der Proteinkonzentration möglich.
Physikalischer Hintergrund
Das KxS Prozessrefraktometer bestimmt den Brechungsindex des Prozessmediums.
Der Brechungsindex steht in Zusammenhang mit der Zusammensetzung des Mediums. Bei geeigneter Prozesskalibrierung kann daraus die Konzentration bestimmt und kontinuierlich überwacht werden.
Für die beschriebene Anwendung wird ein Brechungsindex-Messbereich von nD 1,3200 bis 1,5300 angegeben. Dieser entspricht einem Bereich von 0–100 °Brix. Für die konkrete Messung der Proteinkonzentration muss die Messung entsprechend der jeweiligen Anwendung und Prozesszusammensetzung ausgelegt werden.
Warum wird die Proteinkonzentration bei der Plasmafraktionierung gemessen?
Die Proteinkonzentration beeinflusst unter anderem die Membranpermeabilität bei der Ultrafiltration. Außerdem ist eine genaue Einstellung der Endproduktkonzentration für die Qualität und Sicherheit des Produkts relevant.
Wie kann die Proteinkonzentration inline gemessen werden?
Mit einem Prozessrefraktometer kann der Brechungsindex des Prozessmediums kontinuierlich erfasst und zur Bestimmung der Konzentration genutzt werden.
Welche Proteine werden aus Blutplasma gewonnen?
Insbesondere Albumin und Immunglobulin G (IgG) als wichtige Proteine beziehungsweise Endprodukte der Plasmafraktionierung.
Kann die Messung während der Ultrafiltration erfolgen?
Ja. Die Inline-Messung kann in den Prozess integriert werden und ermöglicht die kontinuierliche Überwachung des Konzentrationsverlaufs während beziehungsweise nach der Ultrafiltration.
Kann die Messung in bestehende Anlagen integriert werden?
Die konkrete Installation hängt vom Anlagenaufbau ab. Als mögliche Installationsorte kommen z.B. eine Rohrbiegung oder Durchflusszelle sowie eine direkte Installation am Vorratstank in Frage.
Ist eine regelmäßige Prismenreinigung erforderlich?
Üblicherweise ist keine separate Prismenreinigung notwendig, da viele Anlagen über CIP-Reinigung verfügen. Die konkrete Ausführung sollte anhand der Prozessbedingungen geprüft werden.
Ihre Vorteile auf einen Blick
