SISTEMA DE COMPRESIÓN AUTOMATIZADA CON COLUMNAS CROMATOGRÁFICAS.

Sistema de compresión automatizada de columnas cromatográficas La presente invención se refiere a columnas cromatográficas y en particular a un sistema de columnas cromatográficas y procedimiento de compresión y mantenimiento óptimo de una compresión consistente en un lecho de medio dentro de una columna cromatográfica. A menudo es deseable separar uno o más componentes de una mezcla de fluidos que contiene otros componentes que pueden no ser útiles o son menos valiosos. Para llevar a cabo esto último, a menudo es necesario o deseable fraccionar tal mezcla de fluidos para separar los componentes útiles o deseados. Esto se puede llevar a cabo usando sistemas de cromatografía líquida. La cromatografía líquida se puede describir como el fraccionamiento de componentes de una mezcla basada en las diferencias de las características físicas o químicas de los componentes. Los diversos sistemas cromatográficos líquidos fraccionan los componentes con una matriz de fraccionamiento. Algunos sistemas de matriz cromatográfica líquida fraccionan los componentes de una mezcla basada en tales parámetros físicos como el peso molecular. Otros sistemas cromatográficos líquidos fraccionarán los componentes de una mezcla basándose en criterios químicos como la carga iónica, hidrofobicidad, y la presencia de algunos restos químicos tales como determinantes antigénicos o sitios de unión a lecitinas sobre los componentes. Los sistemas cromatográficos de diversas dimensiones se usan tanto en operaciones de análisis de laboratorio como en operaciones de producción a escala industrial en las cuales se pueden llevar a cabo etapas de separación como la separación de una fracción de cuerpo humano o la separación de impurezas de un producto farmacéutico a gran escala en un proceso por lotes. Las separaciones que usan columnas cromatográficas llenas de un medio cromatográfico se han llevado a cabo durante años. El medio cromatográfico comprende típicamente partículas que tienen un diámetro entre 5 y 10 µm. Para maximizar la efectividad de la columna es deseable disponer el medio los más firme y más uniformemente posible. Este proceso, conocido como relleno, elimina los huecos y canales dentro del medio. Sin embargo, le relleno de columna cromatográfica, particularmente allí donde están implicadas grandes columnas, es muy variable y puede afectar drásticamente a la eficiencia de la separación. Muchos parámetros del proceso de configuración se deben organizar muy bien con el fin de conseguir una columna rellena homogénea. Dependiendo de la dimensión de la columna, el proceso de relleno puede llevar una cantidad de tiempo considerable, en el intervalo de varias horas. A pesar del tiempo invertido en el relleno de la columna, a menudo los tiempos inferiores al 50% de estas columnas rellenas funcionan según la especificación. Durante la operación y el relleno cromatográfico, la compactación del medio cromatográfico tiene un impacto sobre el rendimiento y la repetibilidad de la columna. En el relleno de la columna, se comprime típicamente el medio mediante un proceso alternativo de flujo de líquido a través de la columna para rellenar el medio y reducir entonces el conjunto ajustador en un esfuerzo para comprimir mecánicamente el medio. Una vez que se ha rellenado la columna, el fluido a fraccionar se pasa a través de la columna. Durante la operación prolongada, los lechos de medio de relleno experimentarán una variedad de situaciones con el medio. En algún medio, al humedecerse con el relleno y/o el fluido de proceso, se hincha. Esto puede producir una sobre compresión del medio dañando potencialmente el medio o conllevando una reducción de la eficiencia de separación debida a una reducción en las dimensiones de pro del medio o la disponibilidad del medio para el flujo de proceso. También se produce una ligera compactación de lecho aunque significativa y acumulativa. Esto es intrínseco a muchas columnas de lecho relleno. Las fuentes de esta compactación adicional son principalmente dependientes de proceso y son generalmente debidas a la resistencia hidráulica de procesamiento, las perturbaciones de lujo durante los ciclos de procesamiento, las propiedades de fase móvil, tales como caudal, viscosidad y densidad, hinchado de matriz de soporte, y la movilidad de lecho intrínseca en la superestructura de lecho relleno. La magnitud de la compactación se refiere también a la dimensión, forma y rigidez de las partículas del medio. Por ejemplo las partículas de forma irregular tales como las matriz PROSEP® se predisponen para la separación y la compactación acompañante. El resultado a largo plazo es que cuando se usa repetidamente un lecho relleno, se compacta de manera incremental. Esta compactación conduce a una reducción continua en la densidad del lecho de medio en la parte superior del lecho, hasta que se forma una grieta entre el lecho y el soporte de lecho superior. Las implicaciones inmediatas de rendimiento son una reducción en la eficiencia de separación, caracterizada típicamente por picos de elución más amplios con más residuo. Finalmente, esta densidad reducida de lecho puede conducir a la formación de canales preferidos de flujo a través del lecho, reduciendo la vida efectiva de la columna, requiriendo de este modo un re-relleno frecuente. Por lo tanto, existe la necesidad de un procedimiento mejorado de mantenimiento de una compresión apropiada 2 dentro de una columna cromatográfica rellena durante su operación, lo cual mejorará el rendimiento de la columna y prolongará su vida útil. Los inventores conocen la patente de los Estados Unidos US 4 350 595 (Merck Patent GmbH) que describe una columna de separación para cromatografía líquida que se obtura ajustablemente para reducir el espacio muerto en su interior. La columna de separación se rellena y el diagrama elástico obtura un extremo. Hay material inerte de forma esférica situado entre el relleno y el diafragma elástico con una frita porosa situada entre el material inerte y el diafragma. Un pistón ejerce una fuerza sobre el diafragma para estirarlo longitudinalmente en la columna reduciendo de este modo el espacio muerto. La frita y el material inerte operan para distribuir uniformemente la fuerza ejercida por el pistón. Los inventores conocen también la patente de los Estados Unidos US 6 139 732 (Hodge Bioseparation) que describe una columna cromatográfica que incluye un tubo de columna, un distribuidor de fluido posicionado dentro del tubo de columna, y una junta inflable posicionada alrededor de la periferia del distribuidor. La junta inflable está estructurada para proporcionar una junta estanca a fluidos entre el distribuidor y el tubo d columna cuando se inflan, sin crear volumen muerto en el interior de la columna. La columna cromatográfica también puede incluir un tubo de entrada amovible y sustituible para introducir fluido, tal como la fase móvil en el tubo de columna. El tubo de entrada puede incluir un alojamiento tubular exterior hueco, rígido monobloque, un acoplamiento de fluido para facilitar la conexión a una fuente de fluido en un extremo del alojamiento, y un elemento de estanqueidad para acoplar el distribuidor de fluido de la columna cromatográfica al otro extremo del alojamiento. El tubo de entrada también puede incluir un revestimiento interior construido en un material que es inerte respecto del fluido introducido en la columna. El documento US 2004/099604 divulga una dispositivo cromatográfico que comprende una columna para recibir un lecho cromatográfico a través del cual se adapta un fluido para fluir, una base que soporta dicha columna, un soporte de lecho ajustable que se desliza en e interior de la columna y adaptado para ejercer una fuerza sobre el lecho de medio, un accionador para desplazar dicho soporte de lecho, un sensor para medir la fuerza total ejercida sobre el lecho de medio. Un controlador está en comunicación con el sensor de presión y está adaptado para generar una señal de salida hacia el accionador. El documento US-A-3 410 135 divulga un aparato para medir la fuerza o presión, en el cual la presión a medir se transmite a una célula de carga a través de un pistón. El documento WO03/076923 divulga una columna cromatográfica que comprende una disposición de traviesa y montantes, usándose dicha disposición para aplicar presión al lecho de medio cromatográfico. Sumario de la invención Se establecen características esenciales y opcionales de la presente invención en las reivindicaciones independientes y dependientes, respectivamente. Los problemas de la técnica anterior se han solucionado con la presente invención, la cual proporciona un sistema automatizado y un procedimiento para mantener la compactación, y por lo tanto una mayor eficiencia, de un lecho de medio dentro de una columna cromatográfica. En la realización... [Seguir leyendo]

una columna (110) que comprende una entrada y que incluye un lecho de medio (120) a través del cual se adapta un fluido para fluir; una base (160) que soporta dicha columna; un soporte de lecho ajustable (112) móvil en dicha columna y adaptado para ejercer una fuerza sobre dicho lecho de medio; un accionador (170) para desplazar dicho soporte de lecho ajustable; y una traviesa (140) sobre la cual se fija dicho accionador, siendo mantenida la traviesa en posición por al menos dos montantes (150) que están montados en la base (160); caracterizado porque una célula de carga (180) para medir la fuerza ejercida sobre dicho soporte de lecho ajustable, en el cual dicha célula de carga se sitúa en la unión entre dicha base y dicha traviesa, y un controlador en comunicación con dicha célula de carga y adaptado para generar una señal de salida hacia dicho accionador, desplazando dicho accionador dicho soporte de lecho ajustable en respuesta a la fuerza medida por dicha célula de carga. 2.- Sistema según la reivindicación 1, que comprende, además, un sensor para medir la presión de dicho fluido que entra en dicha columna. 3.- Sistema según la reivindicación 2, en el cual dicho sensor comprende un transductor de presión. 4.- Sistema según la reivindicación 2, en el cual dicho controlador está también en comunicación con dicho sensor y está adaptado para generar una señal de salida hacia dicho accionador en respuesta a dicha célula de carga y dicho sensor. 5.- Sistema según la reivindicación 2, en el cual dicho soporte de lecho ajustable comprende, además, un eje acoplado a dicho accionador, de manera que la acción de dicho accionador causa el desplazamiento de dicho eje dentro de dicha columna. 6.- Sistema según la reivindicación 1, que comprende, además, una pluralidad de ejes fijados a dicho soporte de lecho ajustable. 7.- Sistema según la reivindicación 4, en el cual dicho controlador lleva a cabo a) un algoritmo de control proporcional, o b) un algoritmo de control proporcional derivado, o c) un algoritmo de control proporcional-derivado, o d) un algoritmo de control proporcional-integral-derivado. 8.- Sistema según la reivindicación 1, ES 2 365 528 T3 a) en el cual dicho accionador comprende un motor eléctrico, o b) en el cual dicho accionador comprende un dispositivo hidráulico. 9.- Sistema según la reivindicación 1 en el cual dicha entrada a dicha columna se sitúa dentro de dicho soporte de lecho ajustable. 10.- Sistema según la reivindicación 1 que comprende, además, un soporte de lecho fijo situado en el extremo de dicha columna opuesto a dicho soporte de lecho ajustable, en el cual dicho soporte de lecho fijo comprende, además, una salida de dicha columna. 11.- Procedimiento para mantener la compresión sobre un lecho de medio en el sistema cromatográfico según la reivindicación 2, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: - usar dicha célula de carga para medir dicha fuerza ejercida sobre dicho soporte de lecho ajustable; - usar dicho sensor para medir la presión de dicho fluido; - calcular la fuerza de compresión sobre dicho lecho de medio, basándose sobre mediciones de dicha célula 8 de carga y dicho sensor; - comparar dicha fuerza de compresión calculada con una fuerza de compresión óptima; y - usar dicho accionador para desplazar dicho soporte de lecho ajustable basándose en dicha comparación. 12.- Procedimiento según la reivindicación 11, en el cual dichas etapas se llevan a cabo 5 a) entre cada ciclo de separación, o b) continuamente, o c) a intervalos de tiempo regulares. 13.- Procedimiento para establecer la fuerza de compresión sobre un lecho de medio en un sistema cromatográfico según la reivindicación 1 antes de la introducción de fluido, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: 10 - usar dicha célula de carga para medir dicha fuerza ejercida sobre dicho soporte de lecho ajustable; ES 2 365 528 T3 - calcular la fuerza de compresión sobre dicho lecho de medio, basándose sobre la medición de dicha célula de carga; - comparar dicha fuerza de compresión calculada con una fuerza de compresión óptima; y - usar dicho accionador para desplazar dicho soporte de lecho ajustable basándose en dicha comparación. 9 ES 2 365 528 T3 ES 2 365 528 T3 11 ES 2 365 528 T3 12 ES 2 365 528 T3 13