TFF 타입은 제거를 원하는 입자의 크기에 따라서 정밀여과(Microfiltration),한외여과(Ultrafiltration),나노여과(Nanofiltration) 및 역삼투(Reverse Osmosis)로 구분할 수 있습니다. 정밀여과(Microfiltration)은 0.1um - 5.0um의 입자제거를 하는 여과공정을 의미하며 한외여과(Ultrafiltration)은 1kD - 1,000kD 크기의 단백질 농축,투석 및 정제 여과공정을 의미합니다.
나노여과(Nanofiltration)은 200D - 1,000D 분자량의 단백질 농축,투석 및 정제 여과공정입니다. 역삼투(Reverse Osmosis)는 막에 압력을 가하여 삼투압차와 반대로 이온들이 이동하는 현상을 이용하여 농축,투석 및 정제를 하는 여과공정입니다. 이와같은 TFF타입에 사용되는 필터의 형태는 카트리지필터,캡슐필터,모듈필터, Sheet필터, 카세트필터,Hollow Fiber 필터가 있습니다.
TFF 어플레이션은 다양한 산업분야에 다양한 어플리케이션으로 널리 활용되고 있습니다. 원하는 물질에 대한 정화,농축,투석 ,완충액 교환 및 정제 어플리케이션이 있으며 생산공정의Upstream,Midstream,Downstream에 따라서 기본 어플리케이션들이 정화,농축,투석/완충액교환 및 정제들이 원하는 물질에 따라서 결정됩니다. 바이고 공정을 기반으로 TFF 어플리케이션을 설명하겠습니다.
생산공정 목적에 따른 TFF 어플리케이션은 다음과 같습니다.
• 정화(Clarification)은 커다란 입자를 제거하고 작은 입자는 멤브레인을 통과시키는 어플리케인션입니다.
• 농축(Concentration)은 원하는 단백질은 멤브레인의 표면에 포집되고 필요없는 것들(용질,Solute)은 멤브레인을 통과시키는 어플리케이션입니다.
• 투석 및 버퍼교환(Diafiltration & Buffer exchange)은 원하는 단백질은 멤브레인의 표면에 포집되고 용질(Solute)인 버퍼를 새로운 버퍼(Solvent)로 교체하는 어플리케이션입니다.
• 정제(Purification)은 단백질을 분자량 크기에 따라서 오염원(Contaminent)으로 부터 분리하는 어플리케이션입니다.
Biopharm을 기준으로 TFF위치에 따른 어플리케이션은 다음과 같습니다.
공정의 Upstream의 경우에는 농축(Concentration)을 통한 세포수확(Cell Harvesting), 요구되는 단백질이 세포내에 있는 Bacterial & Yest Cell, 세포조직정화(Cell Tissue Clarification), 요구되는 단백질이 세포 밖에 있는 Mammalian Cell 어플리케이션이 있습니다.
공정의 Downstream의 경우에는 단백질 농축(Protein Concentration)과 투석 및 버퍼교환(Diafiltration & Buffer Exchange) 어플레케이션이 있습니다.
TOP TIPS
Cell Harvesting(세포수확)의 어떤 다른 방법이 있나요?
Cell Harvesting은 원하는 테스트를 위해 세포가 충분히 증식된 후 성장 배지에서 세포를 제거하는 과정입니다. 성장 배지로부터 표적 세포를 분리하는 과정은 여과 또는 원심분리(Centrifuge)를 통해 수행될 수 있습니다. 원심분리는 Cell Harvesting의 가장 일반적인 형태로, 물질이 스스로 분리될 때까지 원심분리기를 사용하여 용액을 지속적으로 회전시킵니다. Cell Harvesting의 또 다른 형태는 심층여과(Depth여과)로, 이는 셀룰로오스 기반 필터 매체를 사용하여 서로 다른 밀도의 입자를 서로 다른 영역에 부유시킵니다. 심층 여과를 사용하는 경우, 운반 액체가 여과되는 동안 표적 세포는 필터 매체에 포집됩니다.
바이오 Upstream의 생산공정에서 Cell 또는 Cell debris,박테리아,용해물등을 제거하는 공정인 정화(Clarification)과 농축을 통한 세포수확공정을 주로 사용되고 있습니다. 이를 통해서 재조합 단백질, MAb등을 여과를 통해서 얻을 수 있으며 독감바이러스,CHO cell등을 제거를 합니다. 이에 대한 예제가 아래 나와 있습니다.
| 공정단계 | 분리목적 | 예제 | Retentate | Filtrate |
|---|---|---|---|---|
| 정화(Clarification) | 발현된 재조합 단백질 정제 | 세포외부에 재조합 단백질을 발현하는 박테리아 | Lactococcus lactis | 재조합 단백질 |
| 정화(Clarification) | 발현된 MAb 정제 | 세포외부에 MAb을 발현하는 포유류 세포 | CHO Cells | MAb |
| 세포수확(Concentration) | 바이러스 정제 | 독감 바이러스 난자 또는 세포 기난 정제 | 독감바이러스 | 난알부민,숙주 세포,단백질, DNA |
| 세포수확(Concentration) | 용해물 세척,세포농축 | 박테리아,효모 | Neisseria meningitidis,대장균 | 세포 배양 배지 |
바이오 Downstream 생산공정에는 농축(Concentration)과 정제(Purification) 공정이 있으며 이를 통해서 높은 농도의 단백질을 얻을 수 있으며 단백질의 분자량에 따라서 분리를 할 수 있습니다. 이에 대한 예제가 아래 나와 있습니다.
| 공정단계 | 분리목적 | 예제 | Retentate | Filtrate |
|---|---|---|---|---|
| 농축 및 정제(Concentration & Purification) | 단백질 정제 | 혈장에서 알부민 분리 | 알부민 | 에탄올, 작은 오염물질 |
| 농축 및 정제(Concentration & Purification) | 높은 단백질 농도 발현 | 단일클론항체(Monclonal antibody) | 단일클론항체 (Monclonal antibody) |
물,소금 |
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