Análise e desenvolvimento de processos de separação de biomoléculas utilizando Cromatografia de Partição Centrífuga (CPC) - Oshiro, Ariane Alves [UNESP] (2021)
A Cromatografia de Partição Centrífuga (CPC) une o princípio de extração líquido-líquido à eficácia das técnicas cromatográficas, promovendo inúmeras etapas sequenciais de partição do soluto, e podendo, assim, aumentar a eficiência da extração. Devido à existência de uma fase estacionária líquida, esta técnica destaca-se por sua elevada capacidade preparativa e versatilidade na separação de compostos em uma vasta gama de polaridades. Apesar de suas vantagens, ainda existem uma série de obstáculos a serem superados para que a CPC seja amplamente empregada na recuperação de biomoléculas, tais como: i) conservação da estabilidade do equilíbrio hidrodinâmico entre as fases líquidas imiscíveis (representado pela retenção de fase estacionária (SF)); ii) aumento da pressão de retorno do sistema decorrente do escoamento das fases na coluna. Isto posto, este trabalho consistiu em compreender as condições hidrodinâmica de sistemas líquidos bifásicos aplicados em CPC capazes de promover a operação adequada do equipamento e realizar a partição e separação seletiva de biomoléculas. Para tanto, foi realizado, primeiramente, um estudo hidrodinâmico dos efeitos sob a pressão de retorno e na SF devido à variação de três parâmetros operacionais: velocidade de rotação da coluna; fluxo de fase móvel; modo de operação (ascendente ou descendente). Numa segunda fase, foram realizados estudos de casos para avaliar a capacidade de partição e separação de biomoléculas em CPC, utilizando sistemas aquosos bifásicos (SAB) para partição de L-tirosina, riboflavina, ácido gálico e ácido vanílico, e sistema líquido-líquido tradicional (i.e., aquosoorgânico) para partição dos carotenoides β-caroteno e astaxantina. Os resultados obtidos permitiram compreender o comportamento dos fenômenos hidrodinâmicos em função das variáveis operacionais. Nesse sentido, foram identificados dois efeitos hidrodinâmicos principais, a saber, uma forte influência da velocidade de rotação da coluna e viscosidade das fases do sistema no aumento da pressão de retorno, e um efeito negativo na SF devido ao aumento do fluxo de fase móvel. A compreensão da hidrodinâmica do CPC permitiu definir limites aos parâmetros operacionais adequados à operabilidade do equipamento para o SAB composto por K2HPO4 e etanol. Embora do ponto de vista processual o SAB composto por K2HPO4 e etanol seja promissor para a separação de compostos hidrofílicos, a separação das biomoléculas modelo foi inviabilizada, provavelmente devido à degradação destas no pH altamente alcalino (pH ≈ 10) das fases do sistema. Por outro lado, a aplicação do sistema bifásico aquoso-orgânico (Hexano + Acetona + Etanol +H2O) possibilitou a separação dos carotenoides β-caroteno e astaxantina, apresentando um potencial para a extração seletiva destes pigmentos a partir de matrizes complexas (p.ex. meios de cultivo).