평판형 카세트의 청소 방법은 무엇인가요?
생명 공학, 제약 제조 또는 생체분자(단백질, 항체 또는 세포 배양 상등액 등)를 농축, 정제 또는 분리하기 위해 한외여과를 사용하는 분야에서 근무하는 경우 아마도 평판 카세트를 사용해 작업했을 것입니다. 저는 10년 넘게 이러한 제품을 공급해 왔으며 제품 사양보다 훨씬 더 자주 받는 질문 중 하나는 "평판 카세트를 청소하는 올바른 방법은 무엇입니까?"입니다. 오래된 연구실 매뉴얼에서 볼 수 있는 일반적인 헹구고 닦는 방법은 건너뛰세요. 청소는 단순히 보기 좋게 만드는 것이 아닙니다. 이는 여과 성능을 적절한 수준으로 유지하고, 카세트의 수명을 연장하며(장기적으로 많은 현금을 절약함), 배치 간 교차 오염을 방지하는 것입니다. 여기 계시다면 잘못된 세척으로 인해 플럭스 속도가 낮아지고, 카세트 수명이 짧아지고, 배치가 망가지는 등의 결과가 발생한다는 사실을 이미 알고 계실 것입니다. 복잡한 전문 용어는 사용하지 않고 고객이 막힌 카세트 때문에 당황해서 전화할 때 제가 하는 솔직한 대화를 단계별로 분석해 보겠습니다.
먼저, 우리가 이야기하고 있는 내용에 대해 같은 입장에 있는지 확인합시다. 플랫 시트 카세트는 접선유동여과(TFF) 시스템의 중추입니다. 이는 공급 흐름을 투과물(막을 통과하는 것)과 보유물(걸려지는 것)의 두 가지 흐름으로 나누는 얇은 층형 막 장치입니다. 특정 모델을 찾고 계시다면 여기에 전체 라인이 있습니다.카세트-TFF-여과 시리즈, 포함접선 흐름 한외여과 카세트,100kd 한외여과 카세트, 그리고매달린 스크린 한외여과 카세트. 이제 청소 부분으로 넘어갑니다. 사용 후 즉시 헹굼부터 시작하겠습니다. 이것은 비를 맞은 후 신발을 벗는 것과 마찬가지로 타협할 수 없는 일입니다. 사용 후 한 시간만 기다리면 멤브레인의 잔여물이 건조되고, 건조된 단백질이나 세포 찌꺼기는 굳어진 접착제처럼 떼어내기가 훨씬 더 어렵습니다. 이 첫 번째 단계에서는 실험실 준비 또는 제조에 사용하는 것과 동일한 유형의 물, 즉 수돗물이 아닌 여과된 탈이온수(DI) 물을 사용하려고 합니다. 왜? 수돗물에는 남은 생체분자와 반응하여 오염을 악화시킬 수 있는 미네랄과 염소가 포함되어 있습니다. 여과 실행 중에 사용한 것과 동일한 유속으로 카세트를 통해 DI 수를 흐르게 합니다. 압력을 즉시 매우 높게 올리지 마십시오. 여기서는 낮거나 중간 정도의 압력(10~15psi)이 가장 좋습니다. 처음에는 투과물이 흐려지는 것을 볼 수 있습니다. 완전히 깨끗해지고 보유액 흐름에 더 이상 거품이 없을 때까지 계속 진행합니다. 카세트에 세포 용해물이나 고밀도 단백질 용액과 같은 물질의 농도가 높은 경우 한 번이 아닌 두 번의 빠른 DI 헹굼을 수행해야 할 수도 있습니다. 이 단계는 5~10분 정도 걸리지만 오염이 발생하는 것을 방지하는 것이 가장 중요합니다.
다음으로, 첫 번째 헹굼에서 벗겨지지 않은 단백질 축적과 같은 경미하거나 중간 정도의 오염이 있는 경우 기본 세탁을 해야 합니다. 여기서 가장 좋은 방법은 0.1~0.5M 농도의 희석된 알칼리 용액, 일반적으로 수산화나트륨(NaOH)입니다. 여러분 중 일부가 "NaOH는 가혹합니다. 막을 손상시키지 않을까요?"라고 생각하시는지 알고 있습니다. 너무 오래 방치하지 않는 한 완전히 안전합니다. 알칼리성 용액은 단백질 결합을 분해하고, 유기 잔류물을 용해하며, 심지어 카세트에 숨어든 미생물까지 죽입니다. 전문가 팁: NaOH 용액을 통과시키기 전에 30~40°C(86~104°F)로 데우세요. 열을 가하면 알칼리성 용액의 작동 속도가 빨라지고 접촉 시간이 단축됩니다. 여전히 적당한 유속으로 15~30분 동안 카세트를 통해 실행합니다. 하지만 용액이 카세트에 정체되도록 두지 마십시오. 정체된 알칼리로 인해 시간이 지남에 따라 멤브레인이 마모되는 pH 스파이크가 발생할 수 있습니다. 세척 후, 투과액의 pH가 중성이 될 때까지 DI 물로 다시 씻어냅니다. pH 스트립으로 테스트하면 쉽습니다. 남은 단클론 항체나 핵산과 같이 오염이 매우 심할 경우 NaOH 용액에 소량의 계면활성제(0.1% Tween 20과 같은)를 추가할 수 있습니다. 계면활성제는 그리스용 주방세제와 같은 소수성 잔류물을 막 표면에서 들어올리는 데 도움이 됩니다. 나중에 계면활성제를 아주 잘 헹구십시오. 그렇지 않으면 다음 여과 실행의 유량 속도가 엉망이 될 수 있습니다.
이제 좀 더 심각한 오염에 대해 이야기해 보겠습니다. 때로는 최상의 초기 세척으로도 충분하지 않기 때문입니다. 어쩌면 불용성 잔해가 많이 포함된 세포 배양 상등액을 처리했거나 막에 달라붙는 다당류 수준이 높은 배치를 처리했을 수도 있습니다. 이를 위해서는 전체 시스템을 실행하는 경우 "위생 세척" 또는 "CIP(Clean-In-Place)" 단계라고도 하는 보다 강력한 화학적 세척이 필요합니다. 여기서는 효소 세척제를 추천합니다. 질긴 유기 잔류물을 제거하는 특수 효소 혼합물이라고 생각하세요. 효소 세척제는 멤브레인을 손상시키지 않고 특정 화합물을 표적으로 삼기 때문에 생물학적 오염에 대해 가혹한 산보다 훨씬 더 효과적입니다. 일반 실험실 효소뿐만 아니라 한외여과 시스템용으로 설계된 세척제를 찾으십시오. 제조업체의 지침을 따르되 일반적으로 35~45°C(95~113°F)에서 30~60분 동안 약간 더 높은 유속(20~25psi)으로 실행하여 플랫 시트 구조의 모든 구석구석에 들어가도록 합니다. 효소 세척제가 문제를 해결하지 못하는 경우(드물지만 생물막과 같이 매우 심각한 오염의 경우 가능) 희석된 산성 용액(예: 0.5~1M의 구연산)을 사용할 수 있습니다. 구연산은 광물 침전물을 용해시키며, 약산이므로 염산보다 덜 가혹합니다. 다시 가열하고 15~20분 동안 흘려 보낸 다음 투과 pH가 중성이 될 때까지 철저하게 씻어냅니다. 참고 사항: 카세트에 산성 용액과 알칼리성 용액을 절대 혼합하지 마십시오. 두 용액은 격렬하게 반응하므로 카세트(그리고 아마도 하루)를 망칠 수 있는 빠른 방법입니다. 알칼리성 세척과 산성 세척을 모두 수행해야 하는 경우 DI 물로 잘 헹구십시오.
잠깐, 사람들이 잊어버리는 또 다른 일이 있습니다: 외부와 개스킷을 청소하는 것입니다. 내부 멤브레인이 가장 중요하지만 레이어를 밀봉하는 가장자리와 개스킷에도 잔여물이 쌓일 수 있습니다. 카세트를 분해하는 경우(일부 플랫 시트 카세트는 분해용으로 설계되고 일부는 일회용이므로 항상 모델을 확인하십시오) DI 물에 적신 보풀 없는 천으로 개스킷 표면을 닦으십시오. 종이 타월을 사용하지 마십시오. 작은 섬유가 달라붙게 됩니다. 카세트 프레임의 경우 부드러운 솔을 사용하여 마른 잔여물을 부드럽게 닦아낸 다음 헹궈낼 수 있습니다. 일회용 카세트가 있는 경우카세트 한외여과라인을 사용하면 분해할 필요가 없으므로 사용을 마친 후에는 철저히 헹구고 화학 세척을 하십시오. 내일을 위해 따로 보관하지 마십시오.
이제 피해야 할 것에 대해 이야기 해 봅시다. 저는 많은 고객이 이러한 실수를 저지르고 결국 예상보다 빨리 새 카세트가 필요해지는 것을 보았습니다. 첫째, 첫 번째 빠른 헹굼 이외의 용도로 수돗물을 사용하지 마십시오. 수돗물의 미네랄이 막에 축적되어 스케일링을 유발할 수 있습니다. 둘째, 멤브레인을 문지르기 위해 거친 연마재나 철 수세미를 사용하지 마십시오. 표면을 긁으면 작은 구멍이 생겨 분자량 차단(MWCO) 성능이 저하되고 필요한 분리 효과를 얻을 수 없습니다. 셋째, 세척액을 몇 시간 또는 밤새 카세트에 방치하지 마십시오. NaOH와 같은 "부드러운" 용액도 너무 오랫동안 방치하면, 특히 고온에서 멤브레인 재료를 분해할 수 있습니다. 넷째, 사후 검증을 건너뛰지 마세요. 카세트를 청소하려면 이 모든 작업을 수행해야 합니다. 실제로 작동하는지 확인하세요. 실제 배치에 사용하기 전에 DI 물로 플럭스 속도를 테스트하십시오. 카세트가 새것이었을 때의 유속과 비교하십시오. 원본의 70% 미만이면 오염물이 여전히 남아 있다는 의미이므로 다음에 청소 단계를 조정해야 합니다.
일회용 카세트와 재사용 가능한 카세트에 대해 간략하게 설명합니다. 이는 현재 바이오제조 분야에서 큰 화두이기 때문입니다. 일회용 카세트는 서로 다른 제품이나 세포주 간의 교차 오염을 방지하는 데 탁월하지만 그렇다고 사용 후 서랍에 그냥 버릴 수 있다는 의미는 아닙니다. 일회용 카세트라도 멤브레인이 건조해지는 것을 방지하기 위해 사용 직후에 빠르게 헹궈야 합니다. 다음과 같은 재사용 가능한 카세트100kd 한외여과 카세트적절하게 청소하면 최대 10~15회 사용할 수 있습니다. 고객이 T에 대한 청소 프로토콜을 따를 때 20회 사용할 수 있습니다. 단점은 재사용 가능한 제품에는 더 많은 관리가 필요하지만 여러 배치를 실행하는 경우 비용 절감 효과가 크다는 것입니다.
뒤로 스크롤할 필요가 없도록 빠른 단계별 치트 시트로 마무리하겠습니다. 1. 사용 후 즉시: 투과물이 깨끗해질 때까지 10~15psi의 DI수로 5~10분 동안 헹굽니다. 2. 약한 오염: 30~40°C에서 0.1~0.5M NaOH, 15~30분 동안 실행하고 중성 pH로 헹굽니다. 3. 심한 오염: 효소 세척제를 35~45°C에서 30~60분 동안 실행하거나 필요한 경우 구연산을 희석하여 완전히 헹굽니다. 4. 깨끗한 개스킷/프레임: 씰용 보푸라기가 없는 천, 프레임용 부드러운 브러시, 섬유질이나 긁힘이 없습니다. 5. 검증: DI 물 흐름을 테스트하여 원래 속도의 70% 이상인지 확인합니다.
결국 플랫 시트 카세트를 청소하는 것은 로켓 과학이 아닙니다. 일관성을 유지하고 사용 후 너무 오래 기다리지 않는 것이 중요합니다. 귀하의 응용 분야에 어떤 카세트가 적합한지 아직도 파악 중이거나 다음과 같은 당사 제품에 대한 더 자세한 청소 사양을 원하는 경우매달린 스크린 한외여과 카세트, 언제든지 저희 팀에 문의해 주세요. 우리는 여과 장비가 예상대로 지속되고 작동하는지 확인하기 위해 실험실 및 제조 시설과 협력합니다.
참고자료
- 잰슨, JC(2011). 단백질 정제: 원리, 고분해능 방법 및 응용(3판). 와일리-VCH.
- 포터, MC (1972). 산업용막기술 한서. Noyes 간행물.
- 접선 흐름 여과(TFF) 작동 매뉴얼. (2020). 써모 피셔 사이언티픽.