실험실 여과 및 정제

실습 필터를 선택할 때 다음 사항을 고려하세요: 

• 어떤 볼륨이 필터링되나요?
• 목표가 무엇인가요? 오염 물질을 제거하는 것입니까, 아니면 표적을 집중적으로 제거하는 것입니까? 
• 오염 물질의 크기와 대상은 어떻게 되나요? 
• 멸균이 필요한가요? 
• 진공, 압력, 주사기, 연동식 또는 다른 방법이 필요한가요?

이러한 포인트가 설정되면 제품 선택을 시작할 수 있습니다. 
 

여과 공정은 압력, 진공, 원심, 접선 흐름 여과(교차 흐름 여과) 등 작용 방식이나 분리하는 힘에 따라 구분할 수 있습니다. 

필터는 다공성 매체가 막히거나 시료가 통과할 수 없을 정도로 오염되거나 유량이 억제량으로 감소할 때까지 사용할 수 있습니다. 막히기 전 사용 수준은 시료 입자 로딩과 다공성 물질 밀도, 다공성 등에 따라 달라집니다. 막힌 필터는 멤브레인 플러싱, 역여과 또는 화학적 세척으로 재생할 수 있지만 여기에는 다른 고려 사항이 수반됩니다.  

박테리아는 입자를 미세한 수준에서 제거하는 필터를 사용하여 제거할 수 있습니다. 살아 있고 온전한 박테리아 세포를 모두 제거하려면 0.22µm 기공 크기의 필터를 사용해야 합니다. 일반적으로 아세트산 셀룰로스, 질산 셀룰로스 또는 재생 셀룰로스 멤브레인과 같은 0.22µm 셀룰로스 필터 또는 폴리에테르설폰 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 필터와 같은 0.22µm 합성 멤브레인을 사용하여 박테리아 세포를 제거하는 데 사용됩니다. 멸균 등급으로 인증된 0.22µm 기공 크기의 멤브레인 필터는 생물학적 부담을 10-7의 멸균 보증 수준(SAL)으로 줄여 멤브레인 필터를 통과한 샘플을 본질적으로 멸균합니다. 

0.45µm 기공 크기 필터는 더 큰 박테리아와 입자를 상당량 제거합니다. 0.45µm 기공 크기 필터는 박테리아의 90% 이상을 제거할 수 있는 것으로 추정됩니다. 그러나 모든 박테리아를 완전히 제거하려면 0.22µm 기공 크기 필터를 사용하는 것이 좋습니다. 

여과를 통한 시료 멸균에는 0.2µm 기공 크기를 사용해야 합니다. 그러나 모든 0.2µm 기공 크기 필터가 멸균 등급인 것은 아닙니다. 시료가 제대로 멸균되려면 멤브레인 필터가 검증된 절차로 멸균되어야 하며, 멤브레인 하류 측에 오염 박테리아나 입자가 없는지 확인하기 위한 멸균 인증서가 있어야 합니다. 둘째, 멤브레인 필터가 0.2µm 이상의 모든 세포를 유지하고 멸균 필터링된 샘플을 보장하기 위해 매우 작은 브레분디모나스 디미니타 박테리아를 사용한 박테리아 도전 테스트(BCT)를 통과했다는 인증서가 함께 제공되어야 합니다.

마이코플라즈마는 세포벽이 없는 박테리아입니다. 이 때문에 지금까지 확인된 박테리아 중 가장 작은 박테리아 중 하나이며 유연한 구조를 가지고 있습니다. 시료에서 마이코플라즈마를 제거하려면 0.1µm의 매우 작은 멤브레인 필터 기공 크기가 필요합니다. 이러한 멤브레인 필터는 주사기 필터, 인라인 디스크 필터 및 진공 필터 형식으로 쉽게 구할 수 있습니다. 

유리 극세사 필터, 석영 필터, 테크니컬 필터 및 셀룰로오스 기반 심도 필터와 같은 필터 용지에는 일반적으로 기공 크기가 표시되어 있지 않습니다. 대신, 필터 매트릭스 위 또는 필터 매트릭스 내에서 유지될 수 있는 입자의 크기에 대한 정보를 제공하기 위해 유지 등급이 제공됩니다. 이러한 유지 등급은 일반적인 정화 용도로 더 큰 입자를 포집하고 제거하도록 설계되었기 때문에 특별히 명시되지 않는 한 절대적인 것은 아닙니다. 

이는 여과할 시료, 관심 있는 표적 분자/입자 및 여과 방법에 따라 달라집니다. 멤브레인마다 고유한 사양이 있을 수 있습니다. 예를 들어, 재생 셀룰로오스(RC)는 pH 범위가 3~14이고 내용매성이 높으며 비특이적 흡착이 매우 낮고 유속이 빨라 많은 액체 시료 응용 분야에 매우 적합한 만능 멤브레인입니다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 1~14의 가장 넓은 pH 범위와 매우 높은 용매 저항성, 높은 유속 및 낮은 비특이적 흡착을 가지고 있지만 친수성이므로 용매 또는 가스 응용 분야에 선호됩니다.  

세포 배양 또는 세포 배양 용해물에서 표적 단백질 및 기타 분자를 분리하기 위해 여과 단계를 사용하여 세포, 세포 파편 및 큰 입자는 0.2µm 또는 0.45µm 기공 크기의 멤브레인으로 유지하고 관심 분자, 숙주 세포 단백질(HCP) 및 기타 작은 세포 제품은 여과액으로 통과시킬 수 있습니다. 멤브레인 오염과 필터 막힘을 줄이려면 사전 여과 단계를 수행하는 것이 좋습니다. 전여과는 다공성 필터 매트릭스가 있는 유리 또는 셀룰로오스 기반 프리필터를 사용하여 2단계 여과 과정을 수행할 수 있습니다. 마찬가지로 제약 등급의 규조토와 같은 필터 보조제를 세포 배양 내에 직접 적용하여 0.2µm 멤브레인 층 위에 사전 여과 매트릭스 층을 만들어 막힘을 방지할 수 있습니다.

단백질은 일반적으로 한외 여과를 사용하여 농축합니다. 실험실용 한외 여과 장치의 제품 설계는 원심, 양압, 용매 흡착 및 접선 흐름 분리 방법을 통해 농축할 수 있도록 특별히 설계된 하우징 내에 배치된 한외 여과 멤브레인으로 구성됩니다. 이러한 방법은 제어된 힘을 사용하여 용질과 비표적 분자를 반투과성 한외여과막을 통해 투과액으로 통과시키면서 관심 있는 더 큰 분자는 잔류액에 남깁니다. 

단백질과 바이러스 벡터 및 엑소좀과 같은 기타 분자를 정제하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 전처리 크로마토그래피 기술은 높은 분자 특이성과 높은 분리 분해능으로 실험실 및 공정 환경에서 높은 수율과 분자 순도를 보장하는 이상적인 옵션입니다. 이러한 크로마토그래피 방법은 이온 교환, 친화성 리간드, 소수성 상호 작용, 입체 배제 또는 혼합 모드 또는 다중 모드 크로마토그래피로 알려진 이러한 방법의 혼합과 같은 다양한 화학을 활용합니다. 

불순물이나 원치 않는 분자 동형체를 제거하기 위해 정제 공정에 폴리싱 단계가 포함되는 경우가 많습니다. 일반적으로 정제 공정의 마지막 단계이며 최고 수준의 분자 순도가 필요할 때 필요합니다. 

캡처 정제는 크로마토그래피 화학에 의해 관심 분자가 특별히 표적화되어 포획되는 곳입니다(예: 면역글로불린 G(IgG)에 결합하는 단백질 A 리간드). 여기서 시료 부피당 결합/포획 용량이 우선 순위입니다. 양이온 교환막 흡수기를 사용하여 양전하를 띤 불순물을 모두 제거하고 음전하를 띤 표적 분자는 매질을 통과하도록 남겨두는 등 원하지 않는 분자 동형체 및 기타 불순물을 제거하기 위해 폴리싱 단계가 사용됩니다. 

시료의 공격성과 화학적 반응성에 따라 시료와의 물리적 접촉은 침출물 및 추출물(L&E)의 잠재적 원인이 될 수 있습니다. L&E를 방지하려면 어떤 필터 재료와 필터 하우징이 가장 적합한지 평가하는 것이 좋습니다. 대부분의 멤브레인 재료는 100% 순수하며 L&E가 최소화됩니다. 그러나 PTFE, 재생 셀룰로오스 및 폴리아미드(나일론) 기반 멤브레인은 화학적 견고성과 순도가 높은 것으로 잘 알려져 있습니다. 그 외 폴리프로필렌(PP) 하우징 소재도 L&E를 유발하지 않습니다. 확신을 가지려면 L&E가 발생하지 않는다는 테스트 데이터가 있는 디바이스와 멤브레인을 사용하고 샘플의 화학적 호환성을 확인하는 것이 좋습니다.  

온라인 문헌, 논문 및 연구 포럼은 어플리케이션 정보를 얻을 수 있는 좋은 출처입니다. 그러나 다양한 응용 워크플로우 전반에 걸친 여과 방법에 대한 구체적인 조언이 필요한 경우, 싸토리우스는 광범위한 테스트 데이터, 기술 가이드 및 응용 노트를 보유하고 있으며 조언 및 워크플로우 문의를 위해 연락할 수 있습니다. 또한 사용자가 최적의 실험실 여과 공정을 확인할 수 있도록 제품 샘플 또는 데모를 무료로 제공하는 경우가 많습니다.