The dependence of chromatographic conditions for separation of oligonucleotides in different AEX-HPLC columns

• Main Author: Nylander, Julia
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) 2020
• Subjects: ion exchange chromatography; oligonucleotides; anion exchange column; pH; HPLC; Jonbyteskromatografi; oligonukleotider; anjonbytarkolonn; Analytical Chemistry; Analytisk kemi
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-278851

Oligonucleotides (ONs) are widely used in different applications in life science, forensic, in i.e. family tree DNA test for humans and in diagnostic applications in several fields. The use of ONs in biopharmaceutical therapeutic areas also generates new challenges handling more complex molecules which results in the need of further developed analytical techniques. Anion exchange chromatography (AEX) is a common separation technique for biomolecules and is based on charge attraction between the analyte and the stationary phase. The chromatographic system is complex and often high pH and a high salt concentration is needed for the elution to occur, which in some systems can be corrosive for both the column and the instrument. The aim of this study was to evaluate new mobile phase compositions with lower salt concentrations, organic modifier, and usage of a buffer to increase the control of the pH. This was done by evaluation of three columns developed for AEX and uses different chemical and methodical modification of the mobile phase to control the retention to the stationary phase. The influence of pH, temperature, and methanol (MeOH) content in the buffer were studied by evaluation of resolution, asymmetry, and efficiency responses. Three oligonucleotides with 16, 18 and 19 T-bases in the chain were used in the study of three AIE columns. High pH, elevated temperature and the addition of an organic modifier were used for unfolding of the oligonucleotide chain and generating more efficient separations. Other parameters such as gradient slope and initial concentration of the eluting buffer were also studied, and the findings clearly show that the chromatographic conditions influence the resolution, asymmetry, and efficiency.       === Oligonukleotider används i flera olika branscher som forensik och inom life sience till diagnostiska och medicinska applikationer. Eftersom applikationsområdena ökar och forskningen går framåt så blir molekylerna mer komplexa, vilket i sin tur kräver att dom analytiska teknikerna också behöver utvecklas. En vanlig separationsteknik för biomolekyler är anjonbyteskromatografi, då den bygger på laddningsattraktion mellan analyten och den stationära fasen. Oligonukleotider har en negativ nettoladdning på grund av den negativt laddade fosfatgruppen i kedjan. Genom att modifiera de kemiska egenskaperna i den mobila fasen är det därför möjligt att i viss grad kontrollera retentionen till den stationära fasen.       Då det kromatografiska systemet är komplext och det ofta behövs högt pH och/eller en hög saltkoncentration för eluering av analyten kan det i vissa system verka korrosivt för både kolonnen och instrumentet. Det initiala målet med detta arbete var att ta fram olika mobila faser med lägre saltkoncentration, organiskt lösningsmedel och användande av buffer för att kontrollera pH. Detta gjordes genom att utvärdera den kromatografiska kapaciteten hos tre olika anjonbyteskolonner samt använda olika kemiska- och metodiska modifieringar av den mobila fasen för att kontrollera analytens retention. Mer specifikt så kommer påverkan av pH, temperatur och innehåll av metanol i den mobila fasen att studeras genom att utvärdera upplösning, asymmetri och effektivitet i de erhållna kromatogrammen. Analytmixen innehåller tre olika oligonukleotider vilka består av 16, 18 eller 19 T-baser i sekvensen. Genom att höja pH, temperatur och innehåll av metanol i den mobila fasen påvisas mer effektiva separationer. Andra faktorer som gradientlutning och initialkoncentration av den eluerande fasen studeras också med goda resultat när det gäller dess påverkan på upplösning, asymmetri och effektivitet.