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    Biotech

    Transforming Purification mit i3 DMC

    Mit i3 DMC, der ersten digitalen Membranchromatographie, eröffnet
    i3 Membrane eine neue Perspektive für moderne Aufreinigung. Die Technologie kombiniert chromatographische Membranen mit der Steuerung über ein elektrisches Potential und ermöglicht so eine schnelle, präzise und schonende Aufreinigung von pH-sensitiven Antikörpern.

    Rethink Antibody Purification

    Die biopharmazeutische Forschung arbeitet zunehmend mit komplexen Antikörperformaten wie bispezifischen/multispezifischen Antikörpern, Antibody-Drug Conjugates (ADCs), Antikörperfragmenten oder anderen besonders sensiblen Formaten. Damit steigen auch die Anforderungen an die Aufreinigung in der Discovery und frühen Entwicklungsprozessen. Denn strukturelle Komplexität kann die Bildung von Aggregaten oder Fragmenten begünstigen und damit die Qualität der Probe beeinflussen.
    Eine schonende Elution wird dadurch zu einem entscheidenden Faktor für nachfolgende Analysenverfahren. Konventionelle Niedrig-pH-Elutionen, etwa in Protein-A-basierten Aufreinigungsprozessen, sind zwar gut etabliert, können sensible Antikörperformate jedoch belasten und analytische Ergebnisse bereits vor der eigentlichen Charakterisierung beeinträchtigen.

    Genau an diesem Punkt setzt die Digitale Membranchromatographie (DMC) an. Sie kombiniert chromatographische Membranen mit niedriger elektrischer Spannung und macht die Freisetzung gebundener Moleküle digital kontrollierbar. Die Elution erfolgt dabei nicht über klassische saure Pufferbedingungen, sondern wird durch eine vordefinierte elektrische Spannung direkt auf der Membran ausgelöst, ganz ohne den Einsatz herkömmlicher Niedrig-pH-Elutionspuffer.
    Damit eröffnet DMC eine neue Perspektive auf die Probenvorbereitung in Discovery, Analytik und früher Entwicklung. Die Technologie reduziert belastende Prozessbedingungen, unterstützt den Erhalt der Protein-Integrität und macht Proben schneller für nachgelagerte Analysen verfügbar. So adressiert i3 DMC eine zentrale Herausforderung moderner Antikörperforschung: Eine schnelle Aufreinigung mit maximalen Wiederfindungraten, ohne säureinduzierte Aggregation oder Fragmentierung. Mit Funktionalisierungen wie Protein A, AEX und CEX ist i3 DMC zudem für unterschiedliche Aufreinigungsstrategien ausgelegt und nicht auf eine einzelne Anwendung beschränkt. Dadurch entsteht ein neuer Ansatz für schnelle, präzise und schonendere Aufreinigungsprozesse in modernen Biotech-Workflows.

    Man with beard, safety goggles and white shirt working in a biotech environment

    i3 DMC – Eine erfolgreiche Produktkombination

    Die Digitale Membranchromatographie verbindet zwei zentrale Komponenten: Einen funktionalisierten Membranadsorber und die elektronische Steuereinheit i3 DMC Control. Die Membran übernimmt dabei die chromatographische Selektivität, während die Steuereinheit den Elutionsschritt durch die elektrische Spannung kontrolliert. Im ersten Schritt folgt i3 DMC dem bekannten Prinzip der Membranchromatographie. Die Probe wird auf den Membranadsorber beladen, wo das Zielmolekül selektiv an der Membran bindet. Je nach Anwendung kommen unterschiedliche Funktionialiserungen zum Einsatz, darunter Protein A für Antikörper und Fc-haltige Proteine, sowie AEX- und CEX-Membranen für ionenaustauschbasierte Trennprozesse.

    Der technologische Unterschied liegt jedoch in der Elution. Während klassische chromatographische Verfahren die Freisetzung gebundener Moleküle meist über Elutionspuffer mit hohen Salzkonzentrationen oder niedrigen pH-Werten auslösen, initiiert i3 DMC diese elektrisch. Über die i3 DMC Control wird eine Spannung an den Membranadsorber angelegt, wodurch lokal elektrochemische Bedingungen im Membransystem verändert werden. Diese lokal erzeugten Veränderungen beeinflussen die Wechselwirkung zwischen Membran und Zielmolekül und ermöglichen dessen Freisetzung. Auf diese Weise wird die Elution nicht mehr alleine durch die Zusammensetzung des Elutionspuffers bestimmt, sondern um eine zielgerichtete Spannung ergänzt. An den integrierten Elektroden können durch die angelegte Spannung lokal pH-Veränderungen entstehen, die gezielt auf die Bindungsumgebung im Membransystem wirken. Für den Prozess sind neben der Spannung auch Pufferleitfähigkeit, Salze und Elektrolytzusammensetzung wichtige Parameter, da sie die elektrochemischen Reaktionen und damit die Effizienz der Elution beeinflussen können.
    So entsteht aus einem etablierten chromatographischen Trennprinzip ein digital steuerbarer Workflow: Die Membran sorgt für Bindung und Selektivität, die elektronische Steuerung löst den Elutionsimpuls präzise aus. Damit erweitert i3 DMC die  Membranchromatographie um eine zusätzliche Prozessebene und etabliert eine schonende Alternative zur Niedrig-pH-Elution.

     

    Detaillierte Informationen zum Wirkungsmechanismus und experimentelle Daten in Anwendung von i3 DMC, finden Sie in einer aktuellen Studie der Technischen Hochschule Mannheim.

    Was Anwender sagen

    „Non-low pH elution avoids concentration loss and potential protein degradation.“

    – Associate Scientist

    „The strong peak intensity achieved with i3 DMC PrA is remarkable. For pH-sensitive antibodies, this technology could be a game changer.“

    – Scientist, Purification department

    Workflow-Effizienz

    In der Antikörperaufreinigung entscheidet nicht nur die eigentliche Bindung und Elution über die Qualität des Ergebnisses, sondern auch die umliegenden Arbeitsschritte, die den gesamten Workflow definieren. Jeder zusätzliche Prozessschritt bedeutet manuellen und zeitlichen Aufwand und kann Probenverluste, Volumenveränderungen oder zusätzliche Variabilität verursachen. Ziel ist es daher, Antikörper nicht nur erfolgreich aufzureinigen, sondern sie möglichst unverändert, reproduzierbar und direkt für nachgelagerte Analysen bereitzustellen.

    Der praktische Vorteil von i3 DMC zeigt sich besonders im Vergleich zu traditionellen Workflows: Nach einer konventionellen Elution ist die Probe häufig noch nicht unmittelbar analysebereit. Sie muss neutralisiert, umgepuffert, konzentriert oder weiter aufbereitet werden, bevor sie in analytischen Methoden eingesetzt werden kann. i3DMC setzt genau hier an, indem nachgelagerte Zwischenschritte entfallen und den Weg von der Aufreinigung zur Analyse vereinfacht. So entsteht ein schlankerer Aufreinigungsprozess, der Probenqualität und Reproduzierbarkeit unterstützt, besonders in Workflows, in denen Geschwindigkeit und verlässliche Analyseergebnisse zusammenkommen müssen.

    Produktvorteile von i3 DMC

    i3 DMC ermöglicht eine schonende Antikörperaufreinigung ohne klassische saure Elutionsbedingungen und unterstützt dadurch den Erhalt der molekularen Integrität. Gleichzeitig reduziert die Technologie manuelle Zwischenschritte wie Neutralisierung und Pufferwechsel. So entstehen analysebereite Eluate mit hoher Monomer-Recovery schneller und mit weniger Workflow-Komplexität.

    • Klassische Niedig-pH-Elutionspuffer und der dadurch resultierende pH-bedingte Stress während der Aufreinigung, werden durch i3 DMC erheblich reduziert. So können monomere Antikörperstrukturen besser erhalten und aufreinigungsbedingte Artefakte minimiert werden. Wissenschaftliche Untersuchungen zur Protein-A-Membranchromatographie zeigen, dass unter milderen Elutionsbedingungen sehr hohe Recovery-Raten von über 95% möglich sind.¹

    • Durch die direkte Elution mit neutraler Elutionslösung, zum Beispiel einer verdünnten PBS-Lösung, stehen aufgereinigte Antikörperproben unmittelbar für nachgelagerte Analysen zur Verfügung. Zusätzliche Schritte wie Pufferwechsel, Neutralisierung oder aufwendige Nachbearbeitung sind nicht mehr erforderlich. Dadurch wird die Aufreinigung von Antikörpern vereinfacht und die zentralen Risiken für Variabilität minimiert.

    • In unter 10 Minuten entstehen gereinigte Antikörperproben, die direkt für nachgelagerte Analysen, wie MS, ELISA, SPR, BLI, weiterverwendet werden können. Die verkürzte Probenvorbereitung reduziert Wartezeiten im Workflow, beschleunigt experimentelle Zyklen und ermöglicht eine schnellere Datengenerierung in frühen Discovery- und Screening-Prozessen.

    • Mit einer überdurchschnittlichen Recovery von mehr als 90% liefert i3 DMC die effiziente Aufreinigung wertvoller Antikörperproben auch dann, wenn nur geringe Ausgangsmengen verfügbar sind. So bleibt mehr nutzbares Material für nachgelagerte Analysen erhalten und die Datenausbeute aus frühen Discovery-Proben wird maximiert.

    • Das Membranadsorber-Format ermöglicht einen verschlankten Aufreinigungsprozess mit einfachem Handling auch an herkömmlichen Chromatographiesystemen. Dadurch wird die Anwendung einfacher, standardisierter und weniger abhängig von manuellen Eingriffen. So lässt sich operatorabhängige Variabilität zwischen Experimenten reduzieren und eine reproduzierbare Durchführung in frühen Discovery- und Analyse-Workflows unterstützen.

    i3 DMC PrA 0.1 mL | Membranadsorber
    3D model of i3 dmccontrol smart control unit
    i3 DMC Control | Smarte Steuereinheit

    Quellen

    1 Sandeep Kaur, Jonas Kick, Christian Frech. Electrically driven elution in digital Protein A membrane chromatography: An alternative to traditional low-pH elution Journal of Chromatography A, 1783, 467175. 2026. DOI:10.1016/j.chroma.2026.467175