Postnova | Foco na Field-Flow Fractionation
CONHECIMENTOS DA INDÚSTRIA – Foco na Field-Flow Fractionation.
Nesta entrevista, a AZoM fala com o Dr. Soheyl Tadjiki, Director Executivo da Postnova Analytics USA, sobre as aplicações e benefícios da técnica Field-Flow Fractionation.
Bem-vindo, Soheyl. Pode fazer uma breve exposição sobre a Postnova Analytics, o trabalho que desenvolve e as indústrias que serve?
Obrigado por me receber! Claro. A Postnova é o líder mundial no fabrico de sistemas de Field-Flow Fractionation. (FFF). A técnica foi inventada há décadas na Universidade de Utah pelo Professor J. Cal Giddings. Ele comercializou sistemas de FFF em meados dos anos 80, com a empresa FFFractionation, que fabricou diversos subtipos de FFF.
A Postnova foi fundada em Munique, Alemanha, em 1997 e criou o primeiro fluxo assimétrico comercialmente bem-sucedido de FFF (AF4). Em 2001, a FFFractionation fundiu-se com a Postnova para formar a Postnova USA. Esta ligação com o inventor da FFF e o acesso aos seus projetos originais e patentes, permite à Postnova oferecer uma grande diversidade de modelos de FFF.
Estou na Postnova há quase 20 anos e sou o Diretor Executivo da Postnova USA. Algumas das minhas competências são supervisionar análises feitas em demonstrações, providenciar apoio técnico ao cliente, tanto pré- como pós-venda na América do Norte e contribuir activamente para o nosso marketing global.
Com uma técnica tão versátil como a FFF, temos muitos clientes diferentes! Fornecemos principalmente equipamentos para investigação em biofármacos, polímeros, nanotecnologia e ciências ambientais. Estes investigadores podem ser encontrados numa variedade de funções no meio académico, na indústria ou entidades governamentais.
Pode dizer-nos mais sobre a vossa plataforma FFF?
Como mencionei, a Postnova começou com o AF4 e desenvolveu mais subtipos de FFF. Agora temos a AF4, que utiliza um campo de fluxo para separar por tamanho hidrodinâmico; Electro-AF4, ou EAF4, que tem o campo de fluxo e acrescenta um campo elétrico para determinação da carga de superfície; FFF centrífuga, ou CF3, que separa por massa; e FFF térmico, TF3, que separa por tamanho e composição química. Podemos também facilmente adicionar a cromatografia de exclusão molecular a qualquer um dos nossos sistemas, complementando a FFF. Qualquer uma destas técnicas é poderosa por si só, mas ter múltiplas técnicas de separação ortogonais fornece informações mais detalhadas sobre cada amostra.
A separação é importante, mas também é preciso ter os detectores apropriados. A concepção modular dos sistemas da Postnova permite a utilização de um conjunto variado de detectores adequados aos tipos de analitos separados por FFF e SEC. Fornecemos detectores MALS (multi-angle light scattering), dispersão dinâmica de luz, índice de refracção, UV/Vis e fluorescência. Para análise elementar, o acoplamento com ICP-MS também é possível.
A maioria dos cientistas analíticos está familiarizada com a cromatografia, mas a FFF não é assim tão amplamente conhecida. Em que é diferente, por exemplo, da cromatografia de exclusão molecular?
Bem, primeiro, diria que existem algumas semelhanças. Estamos a separar os analitos de interesse antes dos detetores em ambos os casos, e a AF4 e a SEC separam ambas por tamanho, mas com princípios físicos diferentes. Provavelmente, a maior vantagem da FFF é a arquitetura de canal aberto. Isso permite a separação utilizando apenas uma fase móvel e forças físicas que são o fluxo do canal e o(s) campo(s) perpendicular(es) a esse fluxo. Estes campos podem ser um fluxo simétrico ou assimétrico, força centrífuga, etc. As colunas cromatográficas são preenchidas com uma fase estacionária que proporciona a separação. Partículas maiores, por exemplo, agregados de vírus ou polímeros de elevada massa molecular podem ser demasiado grandes para passar através dos poros da fase estacionária. Pelo contrário, o formato do canal aberto da FFF permite a passagem de partículas relativamente grandes, mesmo na gama dos micrómetros. Por essa razão, possibilita uma gama analítica muito alargada, permitindo-nos separar partículas e moléculas dissolvidas numa única injecção, o que significa que não é necessário assegurar que a amostra esteja totalmente dissolvida num determinado solvente antes da sua análise. Normalmente vemos também uma melhor taxa de recuperação de amostra com a FFF. Uma vez que a gama de tamanho separados e a resolução dependem da interação do fluxo e campo de separação, um único canal FFF pode ser utilizado para quase todas as aplicações desde 1 nm até mais de 1 μm. Não há necessidade de comprar diferentes colunas para diferentes projectos.
Menciona diferentes aplicações, mas quais são as áreas de investigação mais frequentes em que a FFF é utilizada?
Neste momento, obviamente, os vírus e anticorpos são tópicos em destaque…
Temos clientes nessas áreas, onde muitas vezes a sua aplicação específica é a medição da extensão de agregação de biomoléculas. Quando utilizada diretamente como tratamento de doenças, a presença de grandes quantidades de agregados pode causar uma resposta imunitária indesejada. A determinação do conteúdo de agregados é um grande exemplo de quando a FFF pode ser a melhor escolha para aplicações biofarmacêuticas.
A nanotecnologia também tem sido um forte tema de investigação nas últimas décadas. Embora muitas definições designem uma nanopartícula como tendo de 1 a 100 nm de diâmetro, na realidade, a maioria das formulações “nano” contém partículas maiores do que 100 nm. Na gama dos 100 nm de diâmetro, a SEC apresenta baixas taxas de recuperação devido à perda de partículas na fase estacionária. Consequentemente, a FFF é geralmente preferível para obtenção de distribuições de tamanho representativas em nanopartículas. As aplicações da FFF podem incluir, o controlo de qualidade em engenharia de nanopartículas de prata ou ouro, análise de coloides de origem natural em amostras ambientais ou, por vezes, ambos como no caso do dióxido de titânio artificial libertado de bens de consumo para o meio ambiente.
Sempre que biofármacos e nanotecnologia se conjugam, entramos no campo emergente e multidisciplinar da nanomedicina, que utiliza nanopartículas ou vesículas para criar uma nova geração de tratamentos direccionados a uma variedade de doenças. Uma vez que a FFF já era amplamente utilizada em análise de nanopartículas, está bem posicionada para se tornar a técnica de referência em caracterização de nanofármacos, tais como lipossomas e polímeros conjugados com moléculas terapêuticas.
Para polímeros de massa molecular muito elevada, pode frequentemente estar presente uma mistura de polímeros dissolvidos e partículas não dissolvidas ou de gel. Neste caso, a utilização de SEC para separação não é a opção mais correcta uma vez que o teor de partículas será retido pela coluna, resultando numa imagem incompleta da distribuição de tamanho da amostra. Mais uma vez, a estrutura de canal aberto da FFF torna-a numa excelente técnica para este exemplo – podemos usar AF4 ou TF3 para separar o polímero dissolvido e o gel numa única análise, quer em solventes aquosos ou orgânicos.
Como é que o sistema FFF da Postnova se distingue de outras opções existentes no mercado no passado ou no presente?
Somos o único fabricante de equipamentos especializado em FFF. A Postnova oferece um conjunto completo de sub-tecnologias FFF, como mencionei anteriormente: AF4, EAF4, CF3, e TF3, sendo as últimas três actualmente exclusivas da Postnova. A forma como diferenciamos o nosso sistema AF4 (o modelo actual AF2000) é não o tratando como um módulo acessório de HPLC. As duas técnicas podem partilhar alguns componentes de hardware, mas os requisitos analíticos são bastante diferentes. Por exemplo, usamos três bombas separadas para controlar os três fluxos em constante mudança necessários para o AF4 durante a injecção, focagem e eluição. Isto proporciona um controlo mais preciso sobre os fluxos e mais opções na selecção dos mesmos. Os sistemas FFF acessórios de HPLC, mais simples, utilizam um dispositivo de divisão de fluxos directo, mas não conseguem alcançar a mesma amplitude de fluxos, reprodutibilidade ou precisão necessária para abranger todas as aplicações. Quando utilizamos o AF4 com um sistema dedicado, somos capazes de controlar os parâmetros que são importantes para o FFF. Além disso, ao fornecer o sistema completo a partir de um único fabricante, garantimos uma instalação mais fácil, melhor formação, apoio e manutenção. Também é necessário que o utilizador aprenda e utilize um único software.
Pequenos detalhes importantes como a qualidade da membrana AF4 também são relevantes: oferecemos a mais vasta gama de materiais de membrana e tamanhos de poros do mercado, realizamos um rigoroso CQ antes do envio aos clientes. Também oferecemos mais opções do que nunca para configurações de canais, permitindo uma maior variedade de métodos: além do nosso canal analítico standard, oferecemos um micro-canal para separações mais rápidas, um canal com entrada frit para amostras sujeitas a agregação, um canal de hollow-fiber descartável para amostras perigosas e um canal de escala semi-preparativa.
Quais são algumas das aplicações para estes sistemas únicos como a FFF Centrífuga e Térmica?
A FFF Centrífuga faz a separação por massa e é frequentemente utilizada para separar nanopartículas com densidade relativamente elevada. Além disso, pode ser utilizada para determinar a quantidade de massa de um fármaco contida no seu carrier, como por exemplo um lipossoma, ou para medir a densidade de materiais como nanopartículas de prata. Também tem sido utilizado na separação de coloides ambientais ou argilas, geralmente acoplado a ICP-MS para permitir uma caracterização elementar adicional.
A FFF Térmica efetua a separação por difusão térmica, que é influenciada pela composição química da substância a analisar. Portanto, é possível separar analitos, por exemplo polímeros, com o mesmo tamanho ou a mesma massa molecular, mas composições diferentes, elucidando sobre diferenças estruturais de ramificação ou core-shell. Surge também com uma nova aplicação útil em biofarmacêutica, a separação de lipossomas e ácidos nucleicos em solução.
O FFF Eléctrico de Fluxo Assimétrico é a sua mais recente adição à família FFF. Pode fornecer alguma informação sobre como funciona e algumas áreas chave da sua aplicação?
Felizmente, o Postnova EAF2000 é um membro bem estabelecido da nossa família FFF há já três anos. Combinamos o uso de dois campos de separação: o campo de fluxo, que separa partículas por tamanho, e o campo elétrico, que separa por carga. Realizando várias corridas com as mesmas condições de fluxo e variando o campo eléctrico, somos capazes de determinar a mobilidade electroforética das partículas. Os eléctrodos que estão posicionados na parte superior e inferior do canal criam o campo eléctrico. O material do elétrodo pode ser titânio ou platina e a polaridade do campo pode ser invertida. Pode-se adicionar facilmente o campo eléctrico a um sistema Postnova já existente, basta adicionar o módulo emissor e o canal adequado com elétrodos.
No que diz respeito às aplicações da EAF4, qualquer amostra que possa ser separada por tamanho pode ter a sua mobilidade eletroforética determinada. Uma das aplicações mais estimulante é a análise de amostras com uma distribuição de tamanho multi-modal: diferentes tamanhos de partículas podem ter diferentes cargas superficiais, que não seriam detectadas na mobilidade eletroforética ou no potencial zeta do conjunto total. Incluem-se biomoléculas e os seus agregados como vírus e anticorpos, mas também formulações de carriers como lipossomas e nanopartículas ou amostras de coloides ambientais.
Referiu que a Postnova é especializada em FFF. Para além de ter uma diversificada gama de equipamentos FFF, em que se traduz essa especialização?
Todos os nossos colaboradores se concentram na FFF de uma forma ou de outra. Do marketing às vendas, da I&D ao laboratório de demonstração e do fabrico à administração, todos contribuem para o culminar que é a instalação de um equipamento nas instalações do cliente e um apoio contínuo pós-venda.
Além disso, contamos com um grupo de investigação em FFF que se envolve activamente com a comunidade científica mundial através de projetos de investigação colaborativa e publicações conjuntas. Os nossos laboratórios nos EUA e na Europa têm pessoal com décadas de experiência no apoio a clientes e em equipamentos de ponta o que nos permite rapidamente chegar a resultados entusiasmantes. Por outras palavras, significa que nos podem fazer chegar os problemas mais desafiantes em separação de partículas e macromoléculas, que teremos todo o prazer em discuti-los e colaborar. Estas colaborações são o que impulsiona a ciência da FFF!
Fonte: AzoMaterials