Tanja Mehling

Die mizellare Flüssig-Chromatographie (MLC) stellt eine Alternative zur konventionellen Umkehrphasen Flüssig Chromatographie (RPLC) dar [1]. Bei der Abtrennung organischer Verbindungen aus wässrigen Produktströmen ist sie bereits als gängige Methode etabliert [2]. Die mobile Phase besteht dabei aus einer wässrigen Tensid-Lösung, deren Konzentration oberhalb der kritischen Mizellenbildungskonzentration (cmc) liegt.
Durch eine Vielzahl an möglichen Interaktionen zwischen Mizellen, gelösten Stoffen und stationärer Phase erweist sich die mizellare Chromatographie auf unterschiedliche Substanzen anpassbare Analysemethode. Neben der Analyse werden mizellare Systeme zur direkten Trennung von Mehrstoffgemischen verwendet. Durch mizellare Chromatographie oder Extraktion konnten auch Biomoleküle bereits erfolgreich aufgereinigt werden [3]. Die Trennung beruht dabei hauptsächlich auf hydrophoben und elektrostatischen Wechselwirkungen zwischen den Mizellen und den Zielmolekülen. Der Extraktionsprozess wird von unterschiedlichen Faktoren beeinflusst [3], wie Art und Konzentration des Tensids, Eigenschaften des gelösten Stoffes, pH-Wert der Lösung, Ionenstärke oder der Temperatur. Für die Optimierung des Prozesses ist eine theoretische Beschreibung und Modellierung dieser Effekte unerlässlich.

Bereits in der Literatur beschrieben wurde die Abtrennung von Proteinen und Enzymen aus wässrigen Lösungen in einer zweistufigen Extraktion mit Hilfe mizellarer Lösungen [4].

Bei der mizellaren Chromatographie erfolgt die Abtrennung der Zielmoleküle aus der wässrigen Phase in nur einem Prozessschritt. Bezüglich der Konzentration des Zielmoleküls stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Mizellen, bulk-Phase und stationärer Phase ein. Das Verhältnis der Konzentration wird durch den Verteilungskoeffizienten beschrieben.

Ziel der Arbeit ist es durch mizellare Chromatographie Proteine aus unterschiedlichen Produktströmen abzutrennen und aufzureinigen. Hierzu sollen Verteilungskoeffizienten mit Hilfe von thermodynamischen Methoden (COSMO-RS) vorhergesagt werden. Basierend auf dieser Information werden geeignete Tenside und Prozessparameter ermittelt. Die ermittelten Verteilungskoeffizienten werden experimentell bestätigt. Im abschließenden Schritt soll die chromatographische Auftrennung von unterschiedlichen Ausgangslösungen ausgeführt und optimiert werden.

• [1] Berthod, Alain; Girard, Ines; Gonnet, Colette (1986): Micellar liquid chromatography. Retention study of solutes of various polarities. In: Anal. Chem., Jg. 58, H. 7, S. 1359–1362.
• [2] Kadam, Kiran L. (1986): Reverse micelles as a bioseparation tool. In: Enzyme and Microbial Technology, Jg. 8, H. 5, S. 266–273.
• [3] Mazzola, Priscila G.; Lopes, Andre M.; Hasmann, Francislene A.; Jozala, Angela F.; Penna, Thereza C. V.; Magalhaes, Perola O. et al. (2008): Liquid-liquid extraction of biomolecules: an overview and update of the main techniques. In: Journal of Chemical Technology & Biotechnology, Jg. 83, H. 2, S. 143–157.
• [4] Noh, Kyung-Hyun; Imm, Jee-Young (2005): One-step separation of lysozyme by reverse micelles formed by the cationic surfactant, cetyldimethylammonium bromide. In: Food Chemistry, Jg. 93, H. 1, S. 95–101.