Towards Protein Crystallization as a Process Step in Downstream Processing of Therapeutic Antibodies: Screening and Optimization at Microbatch Scale

Crystallization conditions of an intact monoclonal IgG4 (immunoglobulin G, subclass 4) antibody were established in vapor diffusion mode by sparse matrix screening and subsequent optimization. The procedure was transferred to microbatch conditions and a phase diagram was built showing surprisingly low solubility of the antibody at equilibrium. With up-scaling to process scale in mind, purification efficiency of the crystallization step was investigated. Added model protein contaminants were excluded from the crystals to more than 95%. No measurable loss of Fc-binding activity was observed in the crystallized and redissolved antibody. Conditions could be adapted to crystallize the antibody directly from concentrated and diafiltrated cell culture supernatant, showing purification efficiency similar to that of Protein A chromatography. We conclude that crystallization has the potential to be included in downstream processing as a low-cost purification or formulation step

Crystallisation route map

A route map for the assessment of crystallisation processes is presented. A theoretical background on solubility, meta-stable zone width, nucleation and crystal growth kinetics is presented with practical examples. The concepts of crystallisation hydrodynamics and the application of population balances and computational fluid dynamics for modelling crystallisation processes and their scaling up are also covered

Diagramme d'équilibre tridimensionnel de la condensation des plasmas froids (Ta, A, O)* obtenus par pulvérisation cathodique réactive

On étudie la vitesse de formation des couches minces de Ta et Ta2 O5, obtenues par pulvérisation cathodique réactive, en fonction d'un certain nombre de paramètres expérimentaux (pression du ou des gaz, tension de pulvérisation, distance cathode-support...). On montre qu'il existe un ensemble de valeurs optimales de ces paramètres permettant l'obtention des couches minces de manière parfaitement reproductible. On aboutit à un diagramme d'équilibre tridimensionnel où à chaque point figuratif de l'espace correspond une couche mince d'épaisseur et de nature chimique bien déterminées. La microdiffraction et la microscopie électronique montrent respectivement que les couches minces sont quasi amorphes et que le diamètre moyen des cristallites est de l'ordre de 20 Å

Diagramme d'équilibre tridimensionnel de la condensation des plasmas froids (Ta, A, O)* obtenus par pulvérisation cathodique réactive

The deposition rate of thin films of Ta and Ta2O5 obtained by reactive cathodic pulverisation is studied in terms of experimental parameters (gas pressure, pulverisation voltage, cathode-substrate distance...). Optimal values of these parameters giving perfectly reproductible thin films are found. One obtains a tridimensional diagram in which each figurative point of the space corresponds to a thin film of well defined thickness and chemical composition. Electron microdiffraction and microscopy respectively show that the thin films are quasi amorphous and that the mean diameter of the crystallites is about 20 Å.On étudie la vitesse de formation des couches minces de Ta et Ta2 O5, obtenues par pulvérisation cathodique réactive, en fonction d'un certain nombre de paramètres expérimentaux (pression du ou des gaz, tension de pulvérisation, distance cathode-support...). On montre qu'il existe un ensemble de valeurs optimales de ces paramètres permettant l'obtention des couches minces de manière parfaitement reproductible. On aboutit à un diagramme d'équilibre tridimensionnel où à chaque point figuratif de l'espace correspond une couche mince d'épaisseur et de nature chimique bien déterminées. La microdiffraction et la microscopie électronique montrent respectivement que les couches minces sont quasi amorphes et que le diamètre moyen des cristallites est de l'ordre de 20 Å