재사용 가능한 TFF 카세트는 다양한 형태로 제공되나요?
안녕하세요 여러분, 생명 공학, 제약 또는 여과가 불가능한 분야에서 일해 본 적이 있다면 접선유동여과(TFF)가 세포 배양 정화부터 항체 농축, 완충액 교환부터 효소 정화까지 수많은 공정의 중추라는 사실을 아실 것입니다. 하지만 현실적으로 생각해 봅시다. 과거에 사용했던 일회용 카세트가 있습니까? 가격이 비싸고 엄청난 양의 플라스틱 폐기물이 발생하며 프로세스 간 전환이나 규모 확장은 많은 번거로움을 처리한다는 것을 의미합니다. 재사용 가능한 TFF 카세트가 필요한 곳이 바로 여기입니다. 그리고 제가 받는 질문 중 하나는 다음과 같습니다.항상연구실, 바이오제조업체, 공정 엔지니어들은 "이런 것들을 다양한 형상으로 사용할 수 있나요?"라고 묻습니다.
짧은 대답? 그렇죠. 그렇죠. 하지만 답답한 회의 강연을 하는 것이 아니라 연구실 벤치에서 이야기를 나누는 것처럼 이것을 분석해 보겠습니다. 먼저 TFF 카세트가 실제로 무엇인지 수준을 설정해 보겠습니다. 처음 사용하는 경우 TFF 카세트는 기본적으로 내부에 멤브레인이 있는 밀봉된 장치입니다. 이를 통해 유체를 펌핑하면 멤브레인이 원하는 것(순수 단백질 등)과 원하지 않는 것(세포 잔해 또는 작은 염분 등)을 분리합니다. 재사용 가능한 제품은 분해, 청소, 위생 처리하고 반복해서 사용하도록 제작되었습니다. 이는 요즘 모든 작업에서 비용을 절감하고 환경에 미치는 영향을 줄이는 획기적인 방법입니다.
이제 기하학입니다. 그것은 단지 모양과 크기의 또 다른 단어일 뿐입니다. 그렇죠? 그리고 TFF의 경우 기하학은 생각보다 더 중요합니다. 잘못된 것을 선택하면 유량이 떨어지고 유지력이 저하되며 프로세스 일정을 맞추는 대신 며칠 동안 문제를 해결해야 합니다. 여기에서 제공하는 주요 제품을 살펴보겠습니다. 저희는 [표시되지 않은 회사 이름]이고 재사용 가능한 TFF 카세트는 다용성을 염두에 두고 제작되었으므로 모든 사용 사례에 맞는 것이 있습니다.
먼저, 편평한 미세여과 카세트입니다. 잠깐만요. 때때로 사람들은 플랫 시트 TFF 카세트를 다른 유형과 혼합하지만, 아닙니다. 플랫은 그 자체로 기하학적 구조입니다. 얇은 바인더 페이지처럼 고전적이고 평평한 직사각형 모양이지만 여과용으로 제작되었습니다. 이것들은 왜 그렇게 인기가 있습니까? 중소 규모 실행에 매우 유연하며, 다른 멤브레인을 쉽게 교체할 수 있습니다(자세한 내용은 잠시 후). 많은 R&D 실험실에서는 새로운 단백질을 테스트하거나 프로세스를 조정하는 경우 즉시 대규모 맞춤형 장치에 돈을 투자하고 싶지 않기 때문에 플랫한 실험실을 사용합니다. 이러한 제품을 찾고 계시다면 여기에서 당사의 평면 미세여과 카세트를 확인하십시오: [링크 텍스트: 평면 미세여과 카세트], [URL]. 우리는 10cm²부터 최대 1m²까지 다양한 크기를 제작하므로 테스트를 위해 10mL 배치를 수행하든 초기 단계 시험을 위해 100L를 실행하든 적합한 평면 형상이 있습니다.
그러나 평면만이 유일한 모양은 아닙니다. GMP 제조로 규모를 확장하거나 더 높은 처리량이 필요한 경우 압력 저항이 좀 더 높고 흐름이 일관적인 제품을 원할 것입니다. 이것이 바로 당사의 보다 견고한 프레임 스타일의 재사용 가능한 TFF 카세트가 등장하는 곳입니다. 이를 산업용 장비로 생각하십시오. 내부에는 여전히 평평한 멤브레인 시트가 있지만 외부 기하학적 구조는 대부분의 표준 TFF 스키드에 바로 볼트로 고정되는 견고하고 밀봉된 프레임이므로 장치 교환 중단 시간이 줄어들고 공정 재현성이 향상됩니다. 카세트가 스키드에서 약간 잘못 정렬되었기 때문에 더 이상 이상한 흐름 불일치가 발생하지 않습니다. 우리는 이러한 기하학적 구조를 엄격한 공차로 가공하므로 모든 장치가 실행될 때마다 동일합니다.
잠깐만요, 또 다른 큰 문제는 나선형 상처인가요? 아니요, 잠깐만요. 재사용 가능한 제품은 나선형으로 감겨있지 않지만 틈새 사용 사례를 위한 맞춤형 모양의 카세트가 있습니다. 아 맞다. 많은 사람들은 기하학이 단순한 표준 모양이 아니라는 사실을 깨닫지 못합니다. 특정 스키드나 프로세스 요구 사항에 맞게 치수를 조정할 수 있습니다. 예를 들어, 고객이 매우 특정한 비표준 카세트 크기에만 맞는 구형 모델의 TFF 스키드를 가지고 있는 경우, 우리는 재사용 가능한 TFF 카세트를 가공하여 정확한 형상과 일치하도록 할 수 있으므로 더 좋고 재사용 가능한 장치를 사용하기 위해 새 스키드에 수천 달러를 투자할 필요가 없습니다. 이것이 바로 좋은 점입니다. 기하학이 모든 것에 딱 들어맞을 필요는 없습니다.
이제 멤브레인에 대해 이야기해 봅시다. 왜냐하면 멤브레인이 맞지 않는다고 기하학적 구조가 잭을 의미하는 것은 아니기 때문입니다. 당사의 카세트는 폴리에테르설폰 정밀여과 카세트를 포함하여 수많은 멤브레인 유형과 함께 작동합니다. PES는 내구성이 뛰어나고, 단백질 결합력이 낮으며, 재사용 가능한 제품의 핵심인 고압멸균 또는 화학적 위생 처리를 견딜 수 있기 때문에 TFF에 매우 적합합니다. PES 멤브레인이 필요한 경우 여기에서 폴리에테르설폰 정밀여과 카세트를 확인하세요. [URL]의 [링크 텍스트: 폴리에테르설폰 정밀여과 카세트], [URL]의 [링크 텍스트: TFF 폴리에테르설폰 멤브레인] 멤브레인 시트도 얻을 수 있습니다. 멤브레인의 표면적은 기하학적 구조와도 밀접하게 연결됩니다. 당사의 평면 카세트는 확장 가능한 표면적을 갖고 있으므로 더 많은 여과 공간이 필요한 경우 하나의 카세트 하우징에 여러 개의 멤브레인 시트를 쌓을 수 있습니다. 이는 완전히 다른 시스템으로 전환하지 않고도 더 많은 양을 집중시키는 데 적합한 기하학적 구조 조정입니다.
형상이 실제로 프로세스에 영향을 미치는 이유를 살펴보겠습니다. 나는 흐름 속도에 맞는 잘못된 형태를 선택했기 때문에 많은 팀이 문제에 직면하는 것을 보았습니다. 예를 들어, 소규모 생명 공학 회사의 친구는 50L 세포 배양 정화 실행을 위해 작고 둥근 카세트(잠깐, 그렇습니다. 일부 특수 정밀 여과의 경우 둥근 형상도 존재함)를 사용해 보았습니다. 둥근 모양은 흐름 분포가 고르지 않음을 의미합니다. 유체가 카세트 중앙을 통해 돌진하여 가장자리가 제대로 사용되지 않았기 때문에 계획보다 두 배나 긴 시간 동안 프로세스를 실행해야 했고 일관성 없는 흐름으로 인해 회수율이 낮아졌습니다. 그들이 펌프의 유속과 일치하는 크기의 직사각형 평면 카세트로 전환했을 때 작동 시간은 30% 감소했고 단백질 회수율은 12% 증가했습니다. 이것이 바로 기하학이 만드는 차이입니다.
또 다른 예: 연중무휴로 작동하는 안정적인 셀 라인에서 버퍼 교환을 위한 접선 흐름 여과를 수행하는 경우 씰을 손상시키지 않고 쉽게 분해, 청소 및 재조립할 수 있는 카세트 구조가 필요합니다. 재사용 가능한 카세트는 클릭 잠금 또는 볼트 결합 설계로 되어 있으므로 멤브레인을 교체하거나 흐름 경로를 심층적으로 청소하는 데 특별한 도구가 필요하지 않습니다. 프레임 구조는 모든 채널의 너비가 동일하도록 설계되어 전단 응력을 낮게 유지합니다. 이는 좁고 고르지 않은 채널을 통해 너무 세게 밀면 변성될 수 있는 섬세한 세포나 단백질에 매우 중요합니다.
잠깐, 일반적인 통념을 다루겠습니다. 일부 사람들은 재사용 가능한 카세트가 하나의 기본 형상으로만 제공되며 특정 모양이 필요한 경우 일회용을 사용한다고 생각합니다. 안 돼요. 우리는 바이러스 벡터 정제(바이러스 손상을 방지하기 위해 매우 구체적인 흐름 경로가 필요함)부터 유제품 여과(더 높은 고형물 부하로 더 많은 양의 실행을 사용함)에 이르기까지 모든 작업을 수행하는 고객과 협력했으며 두 가지 모두에 맞게 기하학적 구조를 맞춤화했습니다. 바이러스 벡터 작업의 경우 우리는 전단 응력을 낮게 유지하기 위해 더 좁은 채널 폭의 카세트를 만들어 바이러스 입자가 손상되지 않고 활성 상태를 유지합니다. 유제품의 경우 멤브레인을 막히지 않고 더 많은 고형분을 처리할 수 있는 더 넓은 채널 구조를 만듭니다. 이는 세척 주기가 줄어들고 카세트 수명이 길어진다는 것을 의미합니다.
또한 규모도 잊지 말자. mL 규모 테스트를 수행하는 R&D 실험실이라면 벤치탑에 맞을 만큼 작은 형상이 중요합니다. 10cm² 크기의 재사용 가능한 평면 카세트는 매우 작습니다. 표준 실험실 교반 플레이트에 딱 맞으며 특별한 스키드가 필요하지 않습니다. 그런 다음 파일럿 규모(예: 100L 실행)로 확장하면 최대 100cm²로 증가한 다음 제조를 위해 1m²로 확장됩니다. 이러한 각 스케일은 동일한 핵심 형상 설계를 사용하므로 성장함에 따라 프로세스가 일관되게 유지됩니다. 정말 대단한 일입니다. 작은 카세트에서 큰 카세트로 옮겼다고 해서 모든 단일 매개변수를 다시 최적화할 필요는 없습니다.
이제 재사용 가능한 TFF 카세트가 단순히 기하학적 구조를 넘어 가치가 있는 이유에 대해 이야기해 보겠습니다. 일회용 카세트는 처음에는 더 저렴해 보일 수 있지만 일주일에 10회 이상 실행하면 비용이 빠르게 추가됩니다. 즉, 한 달에 수천 달러의 일회용 비용이 발생합니다. 재사용 가능한 제품은 50회 이상 세척하고 재사용할 수 있으므로(관리하는 경우 당사의 세척 프로토콜을 따르십시오) 시간이 지남에 따라 엄청난 비용을 절약할 수 있으며 매립지에서 플라스틱을 훨씬 적게 사용하게 됩니다. 그러나 기하학적 구조는 이러한 수명의 큰 부분을 차지합니다. 카세트 기하학적 구조로 인해 멤브레인 오염을 초래하는 흐름 문제가 발생하는 경우 멤브레인을 더 빨리 교체해야 하므로 비용 절감 효과가 무효화됩니다. 이것이 바로 우리가 균일한 흐름을 촉진하고 오염을 줄이며 청소를 더 쉽게 만드는 기하학적 구조를 설계하는 데 많은 노력을 기울이는 이유입니다.
잠깐, 귀하의 공정에 어떤 형상이 적합한지 어떻게 알 수 있습니까? 그게 모두가 묻는 질문이죠, 그렇죠? 문제는 다음과 같습니다. 이는 규모, 유체 유형, 유량 요구 사항 및 기존 장비에 따라 다릅니다. 소규모 R&D 실험실에서 작업하는 경우 다목적이고 사용하기 쉬우며 대부분의 표준 실험실 설정에서 작동하는 평면 미세여과 카세트로 시작하십시오. 제조 분야에서는 TFF 스키드의 장착 지점에 맞는 견고한 프레임 스타일 카세트를 사용하는 것이 좋습니다. 틈새 프로세스가 있는 경우 당사에 문의하십시오([URL]의 [링크 텍스트: Resuable TFF Cassettes] 링크). 귀하와 협력하여 형상에 맞게 조정할 수 있습니다. 우리는 고객이 채널 너비, 카세트 크기를 조정하고 특정 펌핑 시스템에 대한 맞춤형 포트를 추가하도록 도왔습니다.
최근에 수행한 프로젝트의 간단한 예를 살펴보겠습니다. 유전자 치료 분야의 고객은 전단에 매우 민감하고 크기 요구 사항이 매우 엄격한 AAV 벡터 정제용 카세트가 필요했습니다. 그들은 작은 벤치탑 TFF 시스템을 가지고 있었고 시중에 나와 있는 표준 카세트에는 포트 구성에 맞는 기하학적 구조가 없었고 AAV 손상을 방지할 수 있을 만큼 충분히 낮은 전단력을 유지했습니다. 우리는 기본 평면 카세트 형상을 취하고, 스키드와 일치하도록 포트 위치를 조정하고, 흐름 채널을 약간 좁히고, 단백질/바이러스 결합이 낮은 PES 멤브레인(자세한 내용이 필요한 경우 [URL]에서 [링크 텍스트: TFF 폴리에테르설폰 멤브레인] 확인)을 사용했습니다. 결과는? AAV 회수율은 22% 증가했고, 멤브레인을 교체하기 전에 카세트를 65회 재사용했으며, 동일한 실행에 일회용 카세트를 사용하는 것에 비해 6개월 만에 12,000달러 이상을 절약했습니다. 이것이 바로 형상이 중요한 이유입니다. 작은 조정 하나만으로도 프로세스 성능과 비용에 큰 차이를 만들 수 있습니다.
이제 마무리하겠습니다. 그러면 원래 질문으로 돌아가서 재사용 가능한 TFF 카세트를 다양한 형상으로 사용할 수 있습니까? 100% 그렇습니다. R&D를 위한 작은 벤치탑 평면 형상부터 제조를 위한 견고한 프레임 형상, 틈새 프로세스를 위한 맞춤형 크기 및 포트형 카세트까지 모든 사용 사례에 맞는 형태가 있습니다. 귀하의 유속, 스케일 또는 장비에 맞지 않는 단일 크기의 카세트에 만족할 필요가 없습니다.
일회용 카세트에 대한 과도한 비용 지불, 일관되지 않은 실행 처리 또는 프로세스에 맞는 맞춤형 형태가 필요한 경우 당사 팀에 문의하세요. 우리는 귀하의 특정 요구 사항에 맞는 올바른 형상, 멤브레인 및 카세트를 선택할 수 있도록 도와드립니다. 표준 평면 미세여과 카세트, 맞춤형 크기 장치 또는 당사의 폴리에테르설폰 카세트 및 멤브레인에 대한 추가 정보가 필요한 경우, 저희가 도와드리겠습니다.
참고자료:
- Lutz, S.et al. (2020). 접선 흐름 여과: 바이오의약품 정제를 위한 막 설계 및 공정 최적화 검토. 멤브레인 과학 저널, 598, 117652.
- Chen, Y. et al. (2022). 재사용 가능한 여과 카세트: 생물공정에서 운영 비용과 환경에 미치는 영향을 줄입니다. 생명공학 발전, 38(4), e3251.
- Roberts, M.et al. (2019). TFF 카세트 성능에서 유동 기하학의 역할: 파울링 및 단백질 회수에 미치는 영향. 분리 및 정제 기술, 215, 427-435.
- 국제제약공학회(ISPE). (2021). 바이오프로세스 여과: 확장 가능한 TFF 시스템을 위한 모범 사례. ISPE 프레스.