Application photo showing the Vivaflow SU system set up for diafiltration on a laboratory bench

Sartorius Rapid Buffer Exchange Solutions로 기존 방식을 교환하세요

신속한 완충액 교환을 위한 투석여과

완충액 교환은 대부분의 거대분자 정제 과정에서 간단하면서도 중요한 기술입니다. 이는 원치 않는 물질을 제거하거나, 시료 조건을 조정하거나, 시료에 특정 성분을 첨가하는 데 사용될 수 있습니다.

예를 들어, 이온 교환 크로마토그래피 또는 친화성 크로마토그래피에서 거대 분자를 효율적으로 포획하려면 특정 완충액 조건이 필요합니다. 따라서 크로마토그래피를 수행하기 전에 시료를 최적의 로딩 완충액으로 교환하는 것이 일반적으로 권장됩니다.

싸토리우스(Sartorius)의 버퍼 교환 제품을 살펴보세요.

정제된 세포 배양액에서 히스티딘 태그가 부착된 단백질을 정제하시나요? 일부 배양 배지에는 킬레이트제가 포함되어 있어 친화 크로마토그래피 매트릭스에서 금속 이온을 제거할 수 있습니다. Sartobind^® Lab IDA에 시료를 로딩하기 전에 완충액 교환을 통해 이러한 불필요한 물질을 효과적으로 제거하십시오!

버퍼 교환의 일반적인 응용 분야

소금 및 세제 제거
이온 강도 및 pH 조절
저분자량 오염물질 제거
보조인자 또는 억제제의 도입
방부제 첨가

완충액 교환에는 투석, 겔 여과 및 초여과라는 세 가지 일반적인 방법이 사용됩니다. Sartorius의 완충액 교환 용액은 유연성, 속도 및 다른 방법에 비해 낮은 완충액 소모량 덕분에 초여과를 선호하는 방법으로 사용합니다.

	투석	겔 여과	초여과
장비 요구 사항	낮은	높은	낮음-중간
소모품	일회용	일회용 또는 재사용 가능	일회용 또는 재사용 가능
샘플 처리량	낮은	낮은	높은
처리 시간	느린	빠른	빠른
완충 폐기물	높은	낮음-중간	낮은

표 1: 완충액 교환에 사용되는 방법 비교.

버퍼 교환 방법

투석

이 방법에서는 시료를 반투과성 막으로 구성된 투석 튜브 또는 카세트에 넣습니다. 이는 교환 완충액(투석액)으로 둘러싸여 있습니다. 시료와 투석액 사이의 농도 기울기 때문에 완충액 성분 및 기타 저분자량 용질은 확산에 의해 막을 통과합니다.

투석은 자석 교반기와 저렴한 소모품만 있으면 되기 때문에 경제적인 기술입니다. 그러나 확산이 주요 동력이므로 완료하는 데 수 시간 또는 며칠이 걸립니다. 시료 용량은 일반적으로 0.1~100mL 범위로 제한되어 연구 분야에만 적합합니다. 또한 일회용 소모품과 상당량의 완충액 소모로 인해 폐기물이 많이 발생합니다. 경우에 따라 최종 시료 부피가 증가하여 거대 분자가 희석될 수 있으며, 이 경우 농축 단계가 필요합니다.

투석은 경제적이지만 시간이 많이 소요되는 완충액 교환 방법입니다.

겔 여과

이 기술은 다공성 수지 기반 크로마토그래피 컬럼에서 크기 배제를 통해 거대 분자를 원래 완충액 성분으로부터 분리할 수 있게 합니다. 시료에 포함된 거대 분자는 컬럼을 빠르게 통과하는 반면, 원래 완충액과 저분자량 용질은 수지 비드의 기공으로 들어가면서 속도가 느려집니다.

겔 여과 컬럼은 원심력, 중력 흐름 또는 FPLC 시스템에서 완충액 교환을 위한 다양한 형태로 제공됩니다. 이러한 광범위한 처리 방식 때문에 장비 비용은 다양하지만 매우 높을 수 있습니다. 처리 시간 또한 가변적이지만, 특히 원심분리 또는 펌프 구동식 소모품을 사용하는 경우 투석보다 훨씬 빠릅니다. 연구 실험실에서는 시료 처리 용량 측면에서 가장 제한적인 기술로, 처리 가능한 시료량은 약 0.1~10mL 범위입니다. 바이오의약품 생산을 위한 규모 확장은 가능하지만, 이 경우 더 많은 양의 시료를 처리해야 하므로 공간, 시간 및 완충액 요구량이 증가합니다.

Illustration showing the buffer exchange process for a macromolecule by gel filtration.

겔 여과법은 완충액 교환 속도를 높이지만, 대용량 시료 처리에는 한계가 있습니다.

투석여과

이 과정은 고분자 물질은 필터 장치 내부에 남겨두고, 완충액과 저분자량 성분은 반투과성 막을 통과시키는 방식으로 진행됩니다. 따라서 완충액 교환은 잔류물의 점진적인 희석 및 농축을 통해 이루어집니다.

겔 여과와 마찬가지로, 원심력, 가스 압력, 용매 흡수 또는 접선 유동 여과(TFF)를 이용한 신속한 투석 여과를 가능하게 하는 다양한 설계의 초여과기가 있습니다. 이러한 여과에 필요한 장비(원심분리기, 압축 가스 공급 장치 또는 연동 펌프)는 대부분의 연구실에서 흔히 구할 수 있으며, 0.1~500mL 이상의 다양한 용량으로 광범위한 공정 규모에 적합합니다.

그림 3: 투석여과법은 초미세여과기를 사용하여 사실상 모든 시료 부피에 대해 빠르고 효율적인 완충액 교환을 가능하게 합니다.

투석여과(Diafiltration)의 이점:

- 기존 방식 대비 90% 이상 시간 절약 효과를 누리세요
- 최대 500mL의 시료 용량에 대해 단일 단계로 완충액 교환이 가능합니다.
- 최소한의 장비만으로 간편하게 사용할 수 있는 솔루션입니다.
- 교환량이 적을 경우, 버퍼 소모량을 98% 이상 줄일 수 있습니다.

목표 분자의 농도가 필요한 수준인가요? 거대 분자는 초여과막에 걸러지면서 시료 부피를 줄일 수 있습니다. 완충액 교환 전후에 Vivaspin^® Turbo 또는 Vivaflow^®를 사용해 거대 분자의 농도를 빠르게 높여보세요.

투석여과 기술

불연속 투석여과

이는 원래의 완충액을 제거한 후 교환 완충액(또는 )을 첨가하는 반복적인 과정입니다. 이러한 단계를 여러 번 반복하여 매우 정밀하게 제어 가능한 완충액 교환을 수행할 수 있습니다. 이는 염 농도나 pH와 같은 요소를 점진적으로 조절하면서 분자 안정성을 평가할 때 특히 유용할 수 있습니다.

비바스핀에서의 불연속 투석여과

연속 투석여과

이 기법에서는 기존 완충액이 제거되는 속도와 동일한 속도로 교환 완충액이 시료에 첨가됩니다.(영상 2)이 단일 단계 공정은 완충액 교환 속도와 효율성을 향상시키지만, 설정이 복잡하고 필요한 장비가 증가할 수 있습니다.

Vivaspin^® 20 투석컵을 사용한 연속 투석여과.

초여과와 투석여과를 결합

Vivaflow를 사용하면 더 큰 시료에 대해서도 연속 투석여과가 가능합니다.^®또한 시료를 농축해야 할 경우, 초여과 단계를 추가할 수 있습니다.(영상 3)하나의 초미세여과기로 두 가지 공정을 모두 수행하면 시료 조작이 줄어들어 목표 분자 회수율을 극대화할 수 있습니다. UF/DF 방식이든 DF/UF 방식이든, 어느 방식을 선택하든 모두에게 이득입니다.

영상 3:초여과 후 Vivaflow를 이용한 연속 투석여과^®.

선택된 버퍼 교환 리소스

애플리케이션 노트

Vivaspin^®를 이용한 탈염 및 완충액 교환 방법

투석여과를 이용한 시료 완충액 교환 및 탈염에 대해 자세히 알아보세요.

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애플리케이션 노트

Vivaspin 20^® 투석여과컵을 사용하면 완충액 교환 속도가 더욱 빨라집니다.

투석과 비교했을 때, 투석여과법이 얼마나 더 빠른 치료 속도를 제공하는지 알아보세요.

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자주 묻는 질문 (FAQ)

투석여과에 필요한 교환 완충액의 양은 얼마인가요?

투석여과를 통해 99% 이상의 완충액 교환을 달성하려면 시료량의 3~5배에 해당하는 교환 완충액을 사용해야 합니다. 비교하자면, 일반 투석에서는 시료량의 200~500배에 해당하는 교환 완충액(또는 투석액)을 사용하는 것이 일반적입니다. 또한, 이 방법을 통한 완충액 교환 효율을 높이기 위해 투석액을 최소 한 번 이상 교체하는 것이 일반적입니다. 이로 인해 많은 양의 완충액이 낭비됩니다.

완충액 교환에 필요한 시약 소모량을 최소화하려면 어떻게 해야 할까요?

먼저 투석여과와 같이 보다 효율적인 완충액 교환 기법을 선택하십시오. 이 방법은 완충액 소모량이 이미 낮은데, 선택한 초여과기를 사용하여 투석여과를 시작하기 전에 시료 부피를 줄임으로써 이를 더욱 제한할 수 있습니다. 이를 초여과/투석여과(UF/DF) 공정이라고 합니다.

연속 투석여과에 사용할 수 있는 최대 시료량은 얼마입니까?

Vivaspin^® 20 투석여과컵을 사용하면 최대 2mL의 시료를 초여과기에 넣을 수 있습니다. 시료 용량이 최대 20mL인 경우, 투석여과 전에 2mL 이하로 농축해야 합니다.

시료량이 많을 경우, TFF(투과 여과)는 공정 효율을 향상시킬 수 있습니다. Vivaflow^® 투석 여과 저장조는 500mL 용량입니다. 완충액 소모를 최소화하려면, 이보다 많은 시료량(최대 5,000mL)은 투석 여과 전에 500mL 이하로 농축하는 것이 좋습니다.

투석여과법의 장점은 무엇인가요?

투석여과법은 투석과 같은 다른 방법에 비해 90% 이상의 시간 절약 효과를 제공합니다. 다양한 종류의 초미세여과기 설계 덕분에 실험실에 이미 있는 장비로도 투석여과를 수행할 수 있으므로 일반적으로 추가적인 자본 투자가 필요하지 않습니다. 또한, 투석 백이나 겔 여과 컬럼에 비해 초미세여과기의 용량이 크기 때문에 대부분의 경우 시료 전체를 대상으로 완충액 교환을 수행할 수 있어 시료를 사전 농축하거나 여러 개의 작은 분획으로 나누어 처리할 필요가 없습니다.

투석여과를 이용한 완충액 교환에 제한 사항이 있습니까?

막 오염이나 분극 현상이 때때로 발생하여 처리 시간이 증가할 수 있습니다(하지만 투석과 같은 방법보다는 훨씬 빠릅니다). 그러나 Vivaspin^® 및 Vivaflow^®와 같은 최신 초여과기는 교차 흐름과 유사한 기술과 고도로 최적화된 유로를 사용하기 때문에 오염 및 분극 현상이 덜 발생합니다.