Buffer Management
Buffer Management
증가하는 버퍼 관리 요구 사항
생물의약품 산업의 양상이 변함에 따라 제품 수율을 높이는 업스트림 공정을 발전시키고 다중 제품 시설을 보편화하여 유연성과 적응성을 높여야 하는 필요성이 증가했습니다. 이 외에도 제조업체가 제품의 품질과 안전의 본질적인 측면을 손상시키지 않으면서 비용을 절감해야 한다는 요구가 항상 존재합니다.
공정 강화, 특히 세포 배양 역가가 높아짐에 따라 필요한 완충액의 양은 증가했으며 전통적인 방식의 완충액 조제로 인해 발생하는 문제는 더 커졌습니다. 현재 개발되고 있는 넓고 다양한 범위의 생물 치료제로 인해 공정의 요구 사항이 상당히 달라졌으며 규모가 크게 다를 수 있는 공정을 처리할 수 있는 바이오 제조 시설의 필요성이 대두되었습니다. 이는 필요한 공정 버퍼 수에 직접적인 영향을 미칩니다.
업계가 기존 제조 시설에 대한 확장 및 개선을 통해 수요를 충족시키기 위한 대응에 나서면서 기존 제품 시장이 상승하는 추세인 것은 분명합니다. Process Intensification을 추진함에 따라 버퍼에 대한 수요가 계속 증가하고 있는데 이는 진보적인 비즈니스의 특성상 효율성과 생산성의 필요가 점점 증가하기 때문입니다. 이러한 발전으로 인해 멀티컬럼 크로마토그래피, Single Use 접선 유동 여과(TFF)의 사용 및 연속 작동 모드에 필요한 다양한 버퍼 요구 사항이 증가했습니다.
이처럼 업계가 발전함에 따라 공정 요구사항을 충족시키는 데 필요한 완충액의 양과 그 범위의 다양성이 계속 증가하고 있으며 완충액 조제 분야에 있어 개선된 솔루션과 기술 발전이 필요하다는 점은 생물의약품 제조 산업을 위한 BioPhorum기술 로드맵 (The BioPhorum Technology Roadmap)에서 분명히 인식하고 있는 해결 과제입니다.
완충액 조제(Buffer Preparation)
완충액의 준비는 단일클론항체, 유전자 치료제 및 백신을 개발하는 모든 생물공정 시설의 필수 지원 요소입니다. 이러한 공정에 사용되는 완충액은 크로마토그래피, 바이러스 불활화 및 여과와 같은 정화 단계와 최종 제형 단계 – 일반적으로 접선 유동 여과 (TFF) 및 벌크 충전에서 활용됩니다.
개별 완충액은 pH 및 전도도 매개 변수를 활용하는 고유한 화학적 특성을 가지고 있어 공정 성능에 긍정적인 영향을 미치며 타겟 단백질을 위한 안정적인 환경을 제공합니다. 정확하게 조제된 완충액을 잘 선택하는 것이 목표 단백질 내의 활성 수준을 손상시키지 않고 유지하는 핵심입니다.
완충액 조제 문제 및 과제
하지만 전통 방식의 완충액 조제는 노동 집약적이며 많은 양의 화학 시약이 필요하고 제조 공장 내에서 상당한 공간(생산과 보관 시)을 차지하기 때문에 어려움이 따를 수 있습니다. 실제 상황에서는 완충액 조제 시기에 따라 생물제약 공장의 일정이 정해지며 공장의 생산 용량도 결정되기 때문에 미래 지향적인 생산팀은 기존의 시간 소모적인 병목 현상으로 인한 생산 지연을 없애고 전체적인 완충제 공정을 효율적으로 관리할 수 있는 방법을 찾고 있습니다.
| 전통적인 방식의 완충액 조제로 인해 발생하는 문제점 |
- 과도한 양의 완충액이 필요함
- 완충액 제조 및 보관을 위해 상당한 공간이 필요함
- 기본적으로 노동 집약적인 버퍼 조제 공정
- 과도한 양의 완충액이 필요함
- 완충액 제조 및 보관을 위해 상당한 공간이 필요함
- 기본적으로 노동 집약적인 버퍼 조제 공정
인라인 희석
일회용 유체 처리 및 혼합 솔루션으로 지원되는 완충액 농축물의 인라인 희석을 활용하면 이러한 문제점은 충분히 해결 가능합니다. 이는 매우 효율적인 공정으로 다중 성분 완충 용액을 고정 용기 또는 일회용 믹서에서 고농도로 조제한 다음 공정에서 사용하기 위해 희석합니다.
인라인 희석 공정을 사용하면 농축한 스톡 용액을 혼합하는 인라인 환경보다 위험을 줄일 수 있습니다. 인라인 희석을 통해 전통적인 조제 방식과 같은 수의 완충액 제형을 조제할 수 있지만 완충 용액을 5~20배 이상으로 농축한 후 POU(Point-of-Use)에 주사용수에 희석하여 사용합니다.
이러한 공정을 자동화하게 되면 필요한 시점에 제공받을 수 있어 필요한 버퍼의 수를 크게 줄일 수 있고 미리 많은 양의 완충액을 조제하는 전통적인 방식에서처럼 완충액을 오랫동안 유지하는 단계는 필요 없습니다.
버퍼 제조는 대부분 수동 공정으로 되어 있어 일반적으로 완전히 자동화된 시스템으로 실행되는 업스트림 및 다운스트림 공정보다 뒤처져 있습니다. 수동 공정은 분말의 무게를 재고 디스펜싱을 하며 고형물을 완충액 혼합 및 완충액 탱크로 옮기는 작업 등의 노동 집약적인 공정으로 부담이 생깁니다. 자동화의 수준을 더 높이는 것이 앞으로 효율적인 완충액 관리의 핵심이 될 것이라는 확실한 주장이 있습니다.
| 인라인 희석의 가치 |
- 완충액 보관에 필요한 공간 최대 75% 감소
- 인건비, 시약비, 설비 투자비 절감에 따라 완충액 리터당 생산 비용 최대 12% 감소
- 통합형 POU(Point-of-Use) 제공을 통해 시간 효율적인 완충액 관리 가능
사용하기 쉬운 자동 완충액 워크스테이션을 통해 완충액 농축물을 적시에 희석하여 작업자가 실수를 일으킬 가능성을 줄이고 공정 단계를 원활하게 연결할 수 있습니다. 완충액 워크스테이션을 사용하면 한 곳에서 공정 문서와 배치별 세부 정보를 관리할 수 있어 규제 감독 및 품질 관리를 단순화할 수 있다는 추가적인 장점이 있습니다.
수요 충족
이제 잘 설계된 자동 기술의 발전을 통해 완충액 조제와 관련된 문제점을 효율적으로 해결할 수 있다는 것은 반가운 소식입니다. 생산을 방해하는 완충액 관리의 병목 현상에 대한 이해를 바탕으로 귀사와 협력하여 조제, 혼합, 보관 및 POU(Point-of-Use)에 솔루션 적시 공급 등을 포함한 강력한 완충액 관리 전략을 성공시킬 수 있습니다.
