TFF로 농축·버퍼 교환할 때 정할 공정 조건

TFF 농축·버퍼 교환이 하는 일

TFF에서 한외여과(UF)는 용매와 작은 분자를 막 밖으로 빼내 제품을 농축하고, 디아필트레이션(DF)은 빠져나간 만큼 새 버퍼를 넣어 버퍼를 바꿉니다.[9][10] 바이오의약품 공정에서는 보통 정제 뒤 이 단계에서 최종 제형 농도와 제형 버퍼를 맞춥니다.[12][14]

막 고르기: 분획 분자량과 형태

• 분획 분자량(MWCO)은 남길 분자의 분자량보다 3~6배 작은 것을 고르는 것이 일반 원칙입니다.[5][6][7] 농축만 하면 3배 쪽으로도 충분하고, 버퍼 교환을 많이 하면 6배 쪽의 더 촘촘한 막이 안전합니다.[5][7]
• 분자량은 대략의 기준일 뿐입니다. 모양·전하·버퍼 조건에 따라 통과량이 달라지므로 실제 제품으로 투과를 확인합니다.[5][8]
• 막 형태는 평판 카세트와 중공사(hollow fiber)가 있습니다. 「중공사가 늘 더 부드럽다」고 단정하기보다, 실제 유량·채널 조건에서 제품 품질을 시험해 정하라는 의견이 있습니다.[21][22]

운전 압력(TMP)과 순환 유량

TMP를 올리면 처음에는 투과 유량(flux)이 따라 늘지만, 어느 지점부터는 거의 늘지 않습니다.[1][3] 이 구간에서 압력만 더 올리면 막 표면의 단백질 농도가 높아져 오염(fouling)과 수율 손실 위험이 커집니다.[1][2] 그래서 순환 유량별로 TMP를 바꿔 가며 유량을 재는 시험(TMP excursion)으로 운전 지점을 정합니다.[1][2] 농축이 진행되면 점도가 올라 유량·압력이 달라지므로, 최종 농도와 바뀐 버퍼에서 다시 확인합니다.[2][4]

버퍼 교환 횟수(디아볼륨)와 교환할 농도

디아볼륨(DV)은 넣은 새 버퍼 부피를 그때 제품 부피로 나눈 값입니다. 부피를 일정하게 두고 교환할 때, 막을 자유롭게 통과하는 물질은 이론상 C/C0 = e^(-N)으로 줄어 5 DV면 약 0.7%가 남습니다.[9] 실제로는 섞임 부족, 막의 부분 차단, 단백질과의 결합 때문에 이보다 덜 빠지므로 남은 양을 측정해 횟수를 정합니다.[9][10]

교환할 때의 농도도 정해야 합니다. 묽을 때는 유량이 높지만 부피가 크고, 진할 때는 버퍼가 덜 들지만 유량이 낮아 그 사이 최적 농도가 있습니다.[1][11]

높은 농도의 pH·부형제 차이와 마지막 부피

• 높은 농도로 농축하면 전하를 띤 버퍼 성분(예: 히스티딘)이 단백질 쪽에서 밀려나(Donnan 효과) 최종 제품의 pH·부형제 농도가 넣은 버퍼와 달라질 수 있습니다.[12][13][14] 그래서 교환 버퍼의 농도나 pH를 미리 조정해 두는 방법이 쓰입니다.[12][14]
• 장치 안에 남는 부피(hold-up)는 회수량을, 최소 작업 부피(MWV)는 얼마나 농축할 수 있는지를 좌우합니다.[15][16][17] 마지막에 버퍼로 밀어내면 회수가 늘지만 제품이 묽어지므로, 이를 감안해 목표보다 조금 더 농축하는 정도를 정합니다.[15][16]
• 순환 없이 한 번 통과로 농축하는 단일 통과 TFF(SPTFF)는 연속 공정 연결과 장치 내 잔류 부피를 줄이는 방법으로 연구·사용됩니다.[23][24]

세척·재사용 점검

• 깨끗해졌는지는 표준화 물 투과도(NWP, 물 유량 ÷ TMP)를 처음 값과 비교해 봅니다.[18][20]
• 수산화나트륨(NaOH) 세척은 흔히 쓰이지만 농도·온도·시간은 막 제조사 자료를 따릅니다.[19][25]
• 카세트를 설치하고 물로 씻어 낸 뒤, 사용 전에 무결성 시험을 합니다.[19][20]

공정 조건 점검표

출처