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粒子/分子分離システム
FFF(Field Flow Fractionation)システム

FFF(フィールド・フロー・フラクショネーション) の原理

フィールド・フロー・フラクショネーションは、さまざまなサブ技術で構成される分離技術で、これらは全て、同じFFFの分離理論に基づく異なる分離フィールド(力場)を採用しています。
使用される分離フィールドに応じて、その手法は、フローフィールド・フロー・フラクショネーション、 沈降フィールド・フロー・フラクショネーション、サーマルフィールド・フロー・フラクショネーション、 またはスプリット・フロー・フラクショネーション((SPLITT) と呼ばれます。
フィールド・フロー・フラクショネーションは、液体媒体中の 1 nm から 100 μm までの粒子状物質を高速、穏やか、 かつ高分解能で分離します。サンプルは、内部に充填剤や固定相が存在することがない、オープンチャネル内で分離されます。

 

使用されるフィールド・フロー・フラクショネーション法に応じ、異なる分離フィールド
(液体の流れ、遠心力、温度勾配、重力場) が使用され、分離チャネルに垂直に適用されます。
これらの分離フィールドと反作用する拡散場の影響下で、異なる平衡層がサンプル検体によって形成されます。
小さい粒子はチャネル内の層流のより速いストリームラインに配置され、大きい粒子はより遅いストリーム ラインに配置されます。
これにより、小さな粒子が大きな粒子よりも速くチャネルを通過する溶出パターンが生じます。
 

FFFの歴史

フィールド・フロー・フラクショネーションは、米国ユタ大学ソルトレイクシティ校の優れた科学者であり、ノーベル賞に 2 回ノミネートされた (1984/1994) カルビン ギディングス教授 (1930-1996) によって 1966 年に発明され、特許が取得されました。
ギディングス教授は、ユタ大学にフィールド・フロー・フラクショネーション研究センター (FFF research Center) を設立し、そこでフィールド・フロー・フラクショネーションの完全な理論とさまざまなフィールド・フロー・フラクショネーションのサブ技術を開発しました。
ギディングス教授と彼のチームは、1969 年にサーマルフィールド・フロー・フラクショネーション、
1974 年に沈降フィールド・フロー・フラクショネーション、
1976 年にフローフィールド・フロー・フラクショネーション、
1985 年にスプリットフローフィールド・フロー・フラクショネーション(SPLITT) を開発しました。

ギディングス教授

分離範囲

FFFプラットフォームと検出器

AF2000 マルチフローFFFシステム

AF2000マルチフローFFFシステムは、オートサンプラーから検出器までのシステム全体を単一ソフトウェアプラットフォーム・NovaFFFによって制御されています。
AF2000シリーズには、30 年間にわたる FFF リーディングカンパニーの確かなノウハウと技術が組み込まれています。
AF2000シリーズのプラットフォームは、フロー FFF 原理に基づいており、クロスフロー フィールドを分離の駆動力として使用します。
このフィールドの影響を受けるサンプルは、モル質量または粒子サイズに基づいて動的拡散によって分離されます。
AF2000は、さまざまな温度条件でさまざまな溶離液を使用して実行でき、さまざまなチャネルの寸法と原理を利用できます。
同じシステムを使用して、平面の非対称フロー FFF (AF4) チャネルまたは円形の中空ファイバー フロー FFF (HF5) チャネルを使用できます。
したがって、AF2000 MultiFlow は、バイオ医薬品、食品、農業、化粧品、環境、化学、ナノテクノロジーの分野からの幅広い異なるサンプル (タンパク質、抗体、凝集体、ワクチン、リポソーム、ナノ粒子、天然/合成高分子)の分離に利用できます。

1.広い分離範囲
AF2000 プラットフォームは、分子と粒子を1nmから数μmの範囲まで分離できます。
これは、分子と粒子の混合物を同じ測定で分離できることを意味します。たとえば、薬物送達開発におけるタンパク質とナノ粒子です。
 
2.穏やかな分離条件
固定相が存在しないオープンチャネルのため、分離は、粒子または高分子に対するせん断力が存在しない状態で実行されるため、ろ過/吸着効果やせん断による劣化など、典型的なクロマトグラフィーの問題を回避する事ができます。
 
3.フォーカステクノロジー
AF2000プラットフォームには、Postnova社のフォーカステクノロジーが組み込まれており、常に継続的で安定した検出器フローが保証されます。
特許技術である3台のポンプを使用した、Postnova社AF2000シリーズはバルブや T字配管を経由せずにチャネルアウトレットと検出器部分を接続できるため、サンプルロスなく、バンドの広がりが最小限に抑えられた良好なピークを検出する事ができます。

EAF2000 (EAF4) 電荷FFFシステム

Postnova社EAF4 テクノロジーは、電荷フローFFF と非対称フローFFF の原理を 1 つのシステムに組み合わせています。
電荷フィールドとクロスフローフィールドを 1 つのFFFチャネル内に適用できるようになりました。
これにより、クロスフローフィールドによって誘導される粒子サイズとモル質量の分離が可能になり、さらに電場によって誘導される電気泳動移動度による電荷分離も可能になります。
従来のフロー FFF 分離では、通常、最終結果として粒子サイズまたはモル質量分布が得られます。
現在、EAF2000の登場により、これらの粒子サイズとモル質量分布のいずれかをさらに区別し、粒子サイズまたはモル質量対電荷分布に変換することができます。
これにより、異なるサイズとモル質量分率内に存在する可能性のある電荷の不均一性を特定できます。

1.ゼータ電位測定
Postnova EAF2000システム は、サンプルのゼータ電位を測定できるようにも設計されており、バッチ式測定では不可能な、粒子サイズ/分子量ピークごとのゼータ電位値を測定でき、粒子サイズ/分子量分布に加えて、電荷分布を測定する事も可能です。
 

CF2000 遠心FFFシステム

CF2000 遠心FFFシステムは、オートサンプラーから検出器までのシステム全体を単一ソフトウェアプラットフォーム・NovaFFFによって制御されています。
CF2000には、30 年間にわたる FFF リーディングカンパニーの確かなノウハウと技術が組み込まれています。
CF2000は、高分解能の粒子分離とサイズ測定を同時に可能にし、従来の粒子特性評価手法に代替手段を提供します。


1.粒子サイズと密度の分離
CF2000システムは、分離の駆動力として遠心場を使用する遠心FFF原理に基づいています。
このフィールドの影響を受ける粒子は、粒子サイズと密度の両方に基づいて動的拡散によって分離されます。
このユニークな機能により、同じ粒子サイズを持つ異なる粒子材料(密度/比重違い)の分離が可能になります。

・遠心加速度:11~26,369m/sec2
・遠心力:最高4,900rpm

2.幅広い分離サイズ範囲
CF2000 技術により、1 回の分析で小さい粒子、中程度の粒子、大きい粒子を同時に分離でき、光散乱ベースの技術ではしばしば制限となる大きな種による小さい粒子の識別を回避できます。

・分離範囲 : 10nm~20μm (サンプルの材質と密度による)

3.同サイズ粒子の分離
遠心FFF はサイズと密度で分離するため、同じサイズの粒子であっても化学組成と構造が異なるものを分離することができます。

TF2000 サーマルFFFシステム

TF2000 サーマルFFFシステムは、オートサンプラーから検出器までのシステム全体を単一ソフトウェアプラットフォーム・NovaFFFによって制御されています。
TF2000には、30 年間にわたるFFFリーディングカンパニーの確かなノウハウと技術が組み込まれています。
TF2000は、カラムベースのポリマー特性評価技術に代替手段を提供します。

1.モル質量と組成の分離
TF2000システムは、分離の駆動力として温度勾配を使用するサーマルFFF原理に基づいています。
このフィールドの影響を受けるポリマーは、モル質量と化学組成の両方に基づいて熱拡散によって分離されます。
このユニークな機能により、同じモル質量を持つ異なるポリマー材料(化学組成違い)の分離が可能になります。

・最大ΔT:120°C
・ホットウォール最大温度:180°C
・コールドウォール最大温度:60°C

2.幅広い分離サイズ範囲
TF2000 では、1 回の測定でポリマー、ゲル、粒子の分離、特性評価、分画を同時に行うことができます。

・ポリマー:10kDa~100MDa
・粒子:10nm~1,000nm

GF2000 重力スプリットFFFシステム

GF2000 重力スプリットFFFシステムは、重力/沈降FFFシステムで、オートサンプラーから検出器までのシステム全体を単一ソフトウェアプラットフォーム・NovaFFFによって制御されています。
このシステムは、1 つのステップで微粒子を分離、分画、精製、および特徴付けするために使用できます。
サンプルの性質に応じて1~100μmの幅広い分離範囲を備えており、付属の PN3000 XPT(光学粒子検出器)により、チャネルから溶出する粒子のサイズ、形状、数を測定できます。

1.微粒子の分離分取
GF2000システムは、分離の駆動力として重力を使用して、サイズと密度による微粒子の連続分離と分取を可能にします。
mgからグラムの量を収集し、分取スケールに到達することが可能です。
サンプルを精製および洗浄することができ、適用される流量によって純度とスループットを制御できます。

・サンプルスループット:1~10g/h (サンプル濃度1%)

2.粒子分離範囲

・1~100μm

3.PN3000 XPT検出器
Postnova PN3000 XPTオンライン粒子サイズ検出器は、光学粒子サイズ測定と高度なCCD検出および高速画像解析を組み合わせた新しいタイプの検出システムです。
約1μmから最大300μmまでの任意の微粒子の光学的識別と特徴付けのために高感度CCD検出と組み合わせたLED光源によって照射される特別な不活性ガラスフローセルを採用しており、粒子のサイズと数、各分画のサイズ分布と形状を簡単に取得できます。
 

PN3621 MALS検出器(21角度 多角度光散乱検出器)

20年以上の実務経験に基づいて、Postnova社はレーザー光散乱の分野で独自の能力を蓄積し、独自のPN3621 MALS(多角度光散乱検出器) を開発しました。
PN3621 MALSは、独自の範囲の仕様を持つ、まったく新しいタイプの高性能MALS検出器システムです。

1.最大角度数
PN3621 MALS検出器は、21の角度をフルに採用し、現在入手可能な市販の光散乱装置の中で最も広い角度範囲をカバーしています。
これらの21の角度は、複雑な特定のサンプルを測定するための精度に対する高い要件を満たすために重要であり、分子量と粒子サイズの決定において最高品質のデータを取得できます。

光散乱角度:21角度(7°~164°)
レーザー波長:532nm(緑)

2.独自の低角度範囲
モル質量と粒子サイズの決定の精度は、角度の数だけでなく、計算に使用できる低角度の数にも依存します。
特に0°から35°の間の角度は、正確な分子量とサイズの決定にとって最も重要な角度です。
PN3621 MALS検出器は汚れずらい垂直円柱型フローセルを採用しており、低角度の光散乱光の測定も良好に行う事ができます。
分岐ポリマー、高モル質量高分子、大きなタンパク質凝集体、ナノ粒子などのより大きく複雑なサンプルの場合、高品質な低角度の存在は測定精度にとってとても重要です。

・セル容量:63μl

3.測定範囲

・分子量:10³~10⁹Da
・慣性半径 (Rg):8nm~500nm

NovaFFFソフトウェア

NovaFFFソフトウェアは、「すべてのデバイスに1つのソフトウェア」の開発思想に基づいており、システム制御、データ収集、データ評価、 およびレポート機能が組み込まれています。

1.高い柔軟性
オートサンプラー、ポンプ、各種検出器などのハードウェアコンポーネントを簡単に統合可能です。

2.安全/監視機能
ポンプおよびチャネル圧力、設定された最大圧力値を超えた場合のシステムの手動または自動シャットダウンが可能です。

3.Runデータファイル
圧力、流量、および追加のアナログ検出器信号が保存されます。

4.ログ履歴ファイル
主なアクションとコントロールがログに記録されます。

5.PC/LAN制御
すべてのFFFシステムに独自のIPアドレスを使用して、TCP/IPを使用した最先端の通信プロトコルにてPC/LANにて統合/制御します。

6.独自のFFF-LS統合
FFFプラットフォームと光散乱検出器を1つのアプリケーションで制御

FFFチャネル

新しく改良された NovaFlow チャネル カートリッジ テクノロジーは、新しくモダンなデザインで、次世代の FFF システムの基準を設定します。
Postnova カートリッジは高い分解能、回収率を提供し、漏れや変形がないため、流量や圧力が変化しても優れた再現性が得られます。
また、多数のアプリケーションとメソッドの要件を満たすために、様々なFFFチャネルバリエーションを提供可能です。

1.カスタム カートリッジ
用途に最適なトップ/ボトム ブロックとOリングを選択して、独自の「カスタム メイド」カートリッジを構成出来ます。
標準、有機、メタルフリー、および電荷チャネルを提案可能です。
また、マイクロ、ミニ、分析、セミ分取の 4つのチャネル寸法が利用可能です。

2.温調機能
チャンネルオーブンPN4020と組み合わせて5~90°Cの範囲で加熱・冷却が可能です。

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