Cellufine MAX 이온 교환 크로마토그래피 | 빠른 유속에 뛰어난 흡착 성능

Cellufine MAX GS

항체 의약 제품용 등에 리간드 밀도를 최적화한 강한 양이온 교환체

Cellufine MAX S-r,S-h

설폰산기를 도입한 강한 양이온 교환체

Cellufine MAX Q-r,Q-h

4급 암모늄기를 도입한 강한 음이온 교환체

Cellufine MAX CM

카르복시메틸기를 도입한 약한 양이온 교환체

Cellufine MAX DEAE

다이에틸아미노에틸기를 도입한 약한 음이온 교환체

Cellufine MAX 시리즈는 더욱 빠른 유속에서 사용할 수 있는 Cellufine의 2세대형 크로마토그래피 담체입니다. 또한 Cellufine MAX 이온 교환체는 표면 수식 기술을 활용해 빠른 유속에서 사용할 수 있으며, 뛰어난 동적 흡착 성능도 갖추고 있습니다. 고성능 크로마토그래피 담체로 사용할 수 있으며 다운스트림의 공정 처리 능력을 높일 것으로 기대됩니다.
Cellufine MAX 이온 교환체에는 강한 양이온 교환(S, GS), 강한 음이온 교환(Q), 약한 양이온 교환(CM), 약한 음이온 교환(DEAE) 4가지 유형이 있습니다.

Cellufine MAX의 베이스 담체Cellufine MAX Base Resin

셀룰로스는 자연에 존재하는 다당류이며, 아가로스 등 비결정성을 나타내는 다당류와는 다른 결정성의 분자 구조를 지니고 있습니다. 셀룰로스가 원료인 Cellufine은 Fig 1에 나와 있듯이 독특한 기공 구조를 지니고 있습니다. 또한 Cellufine MAX 시리즈는 Cellufine의 기준 제품보다 기공 크기가 더욱 큽니다. 이는 Fig.2의 거대 분자인 타이로글로불린을 활용한 브레이크스루 곡선 비교 그림에서도 알 수 있듯이, Cellufine MAX 이온 교환체의 경우 큰 분자량의 단백질도 담체의 기공 내부를 효율적으로 이동할 수 있습니다.

Fig 2Cellufine DEAE 유형의 타이로글로불린 브레이크스루 곡선 비교

Cellufine MAX 이온 교환체 구조Partial Structure of Cellufine MAX IEX Media

Cellufine MAX 이온 교환체 각 등급의 리간드 구조를 Fig.3에서 볼 수 있습니다. 이온 교환 크로마토그래피의 4가지 모든 모드에 적응하는 등급이 준비되어 있습니다(강한 양이온 교환=S, 강한 음이온 교환=Q, 약한 양이온 교환=CM, 약한 음이온 교환=DEAE). Cellufine MAX S와 Q 에는 각각 h 유형과 r 유형으로 2가지 등급이 있습니다. h 유형은 큰 흡착 용량, r 유형은 높은 분리 능력을 목적으로 설계되었습니다.

Cellufine MAX 이온 교환체 강점Characteristics of Cellufine MAX IEX Media

Cellufine MAX 이온 교환체의 특성은 Table 1과 같습니다. 평균 입자 크기는 약 90 μm이며, Cellufine MAX 시리즈용으로 새롭게 개발된 고도로 가교한 셀룰로스 입자를 베이스 담체로 사용합니다. 또한 흡착 기능을 강화하기 위해 입자 표면은 덱스트란으로 수식했습니다. 모든 등급이 바이오 의약품의 제조 프로세스에 최적화하도록 설계되었습니다.

Type		MAX CM	MAX S-r	MAX S-h	MAX DEAE	MAX Q-r	MAX Q-h
기재		표면에 덱스트란을 수식한 가교 셀룰로오스 입자
입자 크기（μm）		40 - 130
관능기		CM	S	S	DEAE	Q	Q
이온 교환 용량（meq / ml-gel）		0.09 - 0.22	0.09 - 0.21	0.10 - 0.22	0.12 - 0.22	0.10 - 0.20	0.13 - 0.22
10% DBC（mg/ml）	리소자임	220	144	191
	BSA				197	141	225
	인간-γ-글로불린	104	131	216	108	74	135
pH 안정성		2 -13	2 -13	3 -14	2 -12	2 -12	2 -12
방부제		20% 에탄올

Cellufine MAX 이온 교환체의 유속에 대한 내압성Pressure-flow Properties of Cellufine MAX IEX Media

Cellufine MAX는 바이오 프로세스의 효율적인 작동을 위해 빠른 유속으로 사용할 수 있습니다. Fig.4에서는 파일럿 규모의 컬럼(내경 30cm 컬럼에서 베드 높이 20cm)에서 선속과 압력의 관계를 보여 줍니다. 모든 등급은 선속 500 cm/h에서 충분한 내압성을 지니고 있습니다.

Cellufine MAX 각 등급에서 선속과 압력의 관계, 내경 30cm의 대형 컬럼 데이터 — Fig 4Cellufine MAX 각 등급에서 선속과 압력의 관계

컬럼: 내경 30cm x 높이 20cm
이동상: 순수(20 ºC)

Cellufine MAX 이온 교환체의 동적 흡착 용량Dynamic Binding Capacities of Cellufine MAX IEX Mediae

Cellufine MAX 이온 교환체의 강점 중 하나로 목적물의 효율적인 물질 이동 특성을 들 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 짧은 유지 시간에도 높은 동적 흡착 용량(DBC)을 얻을 수 있습니다. Fig.5부터 7까지 각 등급 모델 단백질의 DBC와 유지 시간의 영향을 보여 줍니다. 모든 등급이 짧은 유지 시간에도 충분한 흡착량을 지닌 것을 확인할 수 있습니다. 또한 Fig.8은 Cellufine MAX S와 타사 제품의 흡착 용량을 비교한 자료입니다. 여러 단백질 전체에서 Cellufine MAX S가 뛰어난 흡착 능력을 지닌 것을 확인할 수 있습니다.

컬럼: 내경 5mm × 높이 100mm
샘플: 인간 폴리클로날 IgG（1 mg/ml）
흡착 버퍼: 10 mM Acetate-50 mM NaCl（pH 4.3）

컬럼: 5 mm ID×100 mm L
샘플: BSA（1 mg/ml）
흡착 버퍼: 50 mM Tris-HCl（pH 8.5）

Fig 7Cellufine MAX CM 및 MAX DEAE의 동적 흡착량(체류 시간을 변화)

컬럼: 내경 5mm x 높이 50mm
샘플: MAX CM　인간 폴리클로날 IgG（1 mg/ml）
MAX DEAE BSA（1 mg/ml）
흡착 버퍼: MAX CM 10 mM Acetate（pH 5.6）
MAX DEAE Tris-HCl（pH 8.5）for BSA

Fig 8Cellufine MAX S와 시판 아가로스 담체의 동적 흡착량 비교

유속: 체류시간 1 min
인간 폴리클로날 IgG: 10 mM Acetate（pH 4.3）- 50 mM NaCl
BSA: 10 mM Acetate（pH 4.3）- 50 mM NaCl
리소자임：Tris-HCl（pH 9.5）

Cellufine MAX 이온 교환체의 모델 단백질 분리 능력Model Proteins Separation Performance for Cellufine MAX IEX Media

Cellufine MAX 이온 교환체의 각 등급에 따른 모델 단백질 분리 예시를 Fig.9와 10에서 볼 수 있습니다. 각 등급의 뛰어난 흡착 능력과 분리 능력을 확인할 수 있습니다.

Fig 9Cellufine MAX S-h와 MAX CM의 모델 단백질 분리

컬럼: 내경 6.6 mm × 높이 50 mm
버퍼A: 10 mM 인산염 완충액 (pH 7)
버퍼B: 110 mM 인산염 완충액 (pH 7)+ 1 M NaCl
（0→50 % 선형 그라디언트）
유속: 0.86 ml/min （체류시간：2min）
단백질: 리보뉴클레아제A（5 mg/ml）,
시토크롬C（2.5 mg/ml）,
리소자임（1.5 mg/ml）
주입량: 1.5ml

Fig 10Cellufine MAX Q-h와 MAX DEAE의 모델 단백질 분리

컬럼: 6.6 mm ID×50 mm L
버퍼AA: 50 mM Tris-HCl（pH 8.5）
버퍼AB: 50 mM Tris-HCl（pH 8.5）, 1 M NaCl
（0→75 % 선형 그라디언트）
流유속: 0.86 ml/min （체류시간:2 min）
단백질: 트랜스페린（5 mg/ml）,
BSA（10 mg/ml）,
펩신（5 mg/ml）
주입량: 1.5ml

화학적 안정성과 제자리 세정Chemical Stability and Cleaning-In-Place

셀룰로스는 화학적 및 물리적으로 안정된 물질입니다. 셀룰로스가 기재인 Cellufine은 산, 알칼리에도 내구성이 우수해 0.5M NaOH 용액에서 CIP가 가능합니다. 사용 후 레진은 적절하게 세정한 후 20% 에탄올 용액에 상온(25ºC 이하)으로 보관해 주십시오.

Cellufine MAX GS 는 리간드 농도를 최적화한 새로운 강한 양이온 교환 크로마토그래피 충전제입니다. 단일클론항체에서 응집체를 제거 시 뛰어난 성능을 발휘합니다.

Cellufine MAX GS 특징Characteristics of Cellufine MAX GS Media

Cellufine MAX GS의 기본적인 특징이 표에 나와 있습니다. 고도로 가교한 셀룰로스 입자(평균 입자 크기 90um)가 베이스 담체입니다.

베이스 캐리어	고도 가교 셀룰로오스 입자
입자 크기	40～130 μm
리간드	－R-SO3-Na+
이온 교환 용량 (m mol / ml)	0.09〜0.15
리소자임 흡착량 (mg / ml)	≧ 100
폴리클로날 IgG 동적 흡착량 10% 브레이크스루 시 (mg / ml)	≧ 70
작동 압력	< 0.3 MPa
pH 안정성	pH 2 ~ 13

Cellufine MAX GS 유속 특성Pressure-Flow Properties of Cellufine MAX GS

Cellufine MAX GS를 내경 30cm x 높이 20cm의 용량에서 컬럼에 충전하여 압력 손실을 측정했습니다(그림 1). 산업 규모에서 사용할 수 있는 양호한 유속 특성을 보여 줍니다.

Cellufine MAX GS 유속 특성, 내경 30cm의 대형 컬럼 데이터 — 그림 1

컬럼: 내경 30cm x 높이 20cm
이동상: 순수 (24℃）

모델 단백질의 분리성Model Protein Separation Performance for Cellufine MAX GS

Cellufine MAX GS는 NaCl 농도 또는 pH 조건을 변화시켜, 항체의 응집체 제거 시 뛰어난 성능을 발휘합니다. 그림 2에서는 시판 담체와 Cellufine MAX GS를 활용해 항체인 모노머와 응집체의 분리를 비교했습니다. 그림 2a에서는 다클론항체를, 그림 2b에서는 단일클론항체를 활용해 NaCl의 구배 용리 용출에 따른 응집체의 분리 특성을 평가했습니다. Cellufine MAX GS는 단일클론항체에서 응집체를 효율적으로 제거할 수 있습니다.

Cellufine MAX GS의 polyclonal 항체와 응집체의 분리 특성 — 그림 2a

샘플: 산·열변성시킨 폴리클로날 IgG
버퍼: 아세트산(pH5.0), 50mM →1 M NaCl
주입량: 1 ml
폴리클로날 IgG 농도: 2 mg/ml

Cellufine MAX GS의 모노클로날 항체 및 이량체 분리 데이터 — 그림 2b

컬럼: 내경 5mm × 높이 50mm
버퍼: 구연산 완충액 (pH 5.0)
NaCl 그라디언트: 0.2→0.5 M
모노클로날 항체 주입량: 1 ml
유속: 0.66 ml/min

Cellufine MAX GS의 동적 흡착량Dynamic Binding Capacities of Cellufine MAX GS

Cellufine MAX GS는 세공 내 확산 속도가 빠른 담체를 사용하기에 뛰어난 동적 흡착량(DBC)을 볼 수 있습니다. 그림 3에서는 다클론 IgG를 다양한 유속(체류 시간)으로 변화시킨 조건에서 동적 흡착량을 평가했습니다. 이러한 특징을 보았을 때 항체 의약품의 다운스트림 프로세스에 적합한 담체라고 할 수 있습니다.

Cellufine MAX GS의 단백질 흡착량, 폴리클로날 항체의 흡착 — 그림 3

조건
컬럼: 내경 5mm×높이 5cm
폴리클로날 IgG 농도: 1 mg/ml
흡착 버퍼: 10 mM 아세트산 (pH 5.0) + 50 mM NaCl

이온 교환 크로마토그래피