Loading article…
下流処理とは、動物組織、植物組織、発酵液などの天然資源から生合成製品、特に医薬品を回収および精製することを指し、回収可能な成分のリサイクルや廃棄物の適切な処理および処分も含まれます。これは、抗生物質、ホルモン（インスリンやヒト成長ホルモンなど）、抗体（インフリキシマブやアブシキシマブなど）、ワクチン、診断に使用される抗体や酵素、工業用酵素、天然の香料や風味化合物などの医薬品の製造に不可欠なステップです。下流処理は通常、生化学工学の専門分野と考えられており、生化学工学自体は化学工学内の専門分野です。主要な技術の多くは、生物製品と合成製品を実験室規模で分離するための化学者や生物学者によって開発されたものですが、生化学および化学エンジニアの役割は、より大きな生産能力に向けて技術を開発することです。
下流処理と分析バイオ分離はどちらも生物学的製品の分離または精製を指しますが、操作の規模と目的が異なります。下流処理は、通常、市場性のある量で、特定の用途に適した精製製品の製造を意味しますが、分析バイオ分離は、混合物の成分を測定することのみを目的とした精製を指し、単一細胞ほどの小さなサンプルサイズを扱うこともあります。
ステージ
下流処理作業を分類するための広く認知されたヒューリスティックは、作業を 4 つのグループに分け、組織、細胞、または発酵液の成分としての自然な状態から、純度と濃度を段階的に改善して製品を導き出すために適用されます。
不溶性物質の除去は最初のステップであり、製品を粒子のない液体の溶質として捕捉することを含みます。たとえば、抗生物質を含む発酵ブロスから細胞、細胞破片、またはその他の粒子状物質を分離します。これを達成するための一般的な操作は、ろ過、遠心分離、沈降、沈殿、凝集、電気沈殿、および重力沈降です。植物や動物の組織などの固体源から製品を回収するために必要な粉砕、均質化、浸出などの追加の操作は、通常、このグループに含まれます。
製品の分離とは、目的の製品と特性が大きく異なる成分を除去することです。ほとんどの製品では、水が主な不純物であり、分離手順は水の大部分を除去し、処理する材料の量を減らし、製品を濃縮するように設計されています。溶媒抽出、吸着、限外濾過、沈殿は、関連する単位操作の一部です。
製品の精製は、物理的および化学的特性が製品に非常によく似ている汚染物質を分離するために行われます。したがって、この段階の手順は実行コストが高く、高感度で高度な機器が必要です。この段階は、下流処理費用全体のかなりの部分を占めます。操作の例には、アフィニティー、サイズ排除、逆相クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、結晶化、分別沈殿などがあります。
製品の研磨とは、製品を安定し、輸送しやすく便利な形で包装する最終処理ステップを指します。結晶化、乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥は、典型的な単位操作です。製品とその使用目的に応じて、研磨には、製品の殺菌や、製品の安全性を損なう可能性のある微量汚染物質の除去または不活性化の操作も含まれる場合があります。このような操作には、ウイルスの除去や発熱物質の除去が含まれる場合があります。
いくつかの製品回収法では、2 つ以上の段階を組み合わせることが考えられます。たとえば、拡張床吸着法(Vennapusa他2008) では、不溶性物質の除去と製品の分離を 1 つのステップで実現します。 アフィニティークロマトグラフィーでは、多くの場合、分離と精製を 1 つのステップで行います。
参照
参考文献
- ラディッシュ、マイケル R. (2001)。バイオセパレーションエンジニアリング：原理、実践、経済学。ワイリー。ISBN 0-471-24476-7。
- ハリソン、ロジャー G.、ポール W. トッド、スコット R. ラッジ、デメトリ ペトリデス (2003)。バイオセパレーションの科学と工学。オックスフォード大学出版局。ISBN 0-19-512340-9。
- クリシュナ・プラサド、Nooralabettu (2010)。『ダウンストリーム・プロセッシング - バイオテクノロジーの新たな地平』。Prentice Hall of India Pvt. Ltd、ニューデリー。ISBN 978-81-203-4040-4。