Analysis and Simulation of Batch Affinity Processes Applied to Separation of Biomolecules

Abstract

Abstract. The scale-up and optimization of large-scale affinity chromatographic operations is of major industrial importance. In this work, a transport model which includes pore diffusion, external film resistance, and finite kinetic rate, was used to mathematically describe the performance of a batch affinity adsorption system. Experimental data from literature describing the adsorption of β-galactosidase onto anti-β-galactosidase immobilized on porous silica was used as a model system. The mathematical model was solved using the numerical method of lines (MOL) in a MATLAB platform. The use of the transport model is a unique way to predict batch affinity performance as well as to obtain a better understanding of the fundamental mechanisms involved in the bioseparations.

Resumen. El escalamiento y optimización de las operaciones cromatográficas de afinidad presentan un gran interés industrial. En este trabajo se utilizó un modelo de transporte que incluye la difusión en el poro, la resistencia en la película y una cinética de adsorción finita, para describir matemáticamente el comportamiento de un sistema de adsorción por afinidad en un tanque perfectamente agitado. Como sistema modelo se utilizaron datos experimentales de la literatura que describen la adsorción por afinidad de β-galactosidasa en anti-β-galactosidasa inmovilizada en partículas de sílice porosa. El modelo matemático fue resuelto utilizando el método numérico de líneas (MOL) utilizando una plataforma MATLAB. El uso del modelo de transporte es una forma única para predecir el comportamiento de la adsorción por afinidad, así como para lograr un mejor entendimiento de los mecanismos fundamentales de las bioseparaciones.