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재순환 루프 제거 작동 간소화를 통한 다운스트림 공정 최적화

Cadence Single-pass TFF(SPTFF)는 재순환 없이 direct flow-through 농축을 실현하는 혁신적인 특허 기술입니다. SPTFF는 shear stress에 민감한 단백질이나 항체 등을 160g/L 이상으로 농축할 수 있는데 이는 독자적인 serial flow가 가능한 카세트 flow path 디자인 및 staging 덕분입니다.

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제공하는 경제성과 실용성에는 다음의 내용이 포함됩니다.

  • 회수 성능 개선 및 hold up volume 감소로 제품 수율 향상
  • 높은 concentration factor로 인해 최종 제품 농도 증가
  • 공정물질의 Residence time 및 Shear stress를 감소시켜 damage 감소
  • 다운스트림 공정(DSP) 단계 이전 또는 이후의 제품의 농축 (concentration) 공정 단계를 연결하여 단계들을 최적화하고 in-process pool tank volume을 줄일 수 있습니다
  • Single-use 포맷 제공

Cadence Single-pass TFF 모듈 및 시스템은 크로마토그래피 또는 바이러스 제거와 같은 다운스트림 공정에 쉽게 적용할 수 있습니다. Delta 멤브레인Cadence 모듈은Single-pass TFF 기술에 Delta 멤브레인의 high flux, high selectivity, low protein binding 등의 특징이 더해져 장점이 강화되었습니다.

 

경제성 장점

  • 다운스트림 공정 개선으로 처리 용량 증가 비용 절감
    Cadence 시스템은 기존 단계 전후에 in-process volume 감소를 위해 사용되며 이에 따라 중간 저장 탱크의 규모를 줄이거나 배제할 수 있고 탱크 세척 단계를 축소 또는 생략할 수 있습니다.
  • 수율 증가 98% 이상의 높은 제품 회수율
    Single-pass TFF 공정은 공정 실행 중 대부분의 공정 용량을 회수하여 마무리 단계에서는 아주 소량의 제품만 모듈에 남습니다. 이 소량의 제품은 시스템 낮은 hold up volume 특성에 따라 쉽게 회수됩니다.
  • 20X 이상의 높은 concentration factor
    Cadence system 은 독자적인 flow path 의 디자인 및 staging 을 바탕으로 멤브레인이 단계적으로 직렬 배치되어 있어 높은 feed-permeate 전환율을 가지며 이에 따라 높은 농도의 농축을 수행할 수 있습니다.
  • Shear-sensitive 제품의 공정 최적화
    공정물질이 펌프와 모듈을 한 번만 통과하므로 Shearing force에 대한 노출을 줄일 수 있고 pressurized vessel 을 설치하여 pulsation 에 의한 stress 를 줄일 수 있습니다. 또한 reservoir 탱크 사용 시 발생하는 혼합 또는 거품 문제를 배제할 수 있습니다.
  • 작고 컴팩트한 시스템
    Cadence 시스템은 소용량 펌프를 사용하여 배관 또는 튜브 직경이 작고 working volume 및 hold up volume이 낮은 컴팩트한 시스템 설계가 가능합니다.
  • 설치 사용 간소화
    Cadence 모듈은 사전 조립 상태로 제공됩니다. Port 가 명확히 표시되어 모듈 feed, retentate 및 permeate port를 적절한 outlet에 손쉽게 연결합니다.

 

제품 플랫폼

Cadence 모듈 내에서 혁신적인 Single-pass TFF 공정이 일어납니다. Cadence 모듈에는 성능이 입증된 Cytiva 의 T-series Delta 멤브레인 및 T-series Omega 멤브레인이 장착되어 있으며 다양한 크기의 모듈을 제공하므로 공정 크기에 따른 폭넓은 선택이 가능합니다. Cadence 모듈은 Cytiva Cadence Single-pass TFF 시스템과 함께 사용하도록 설계되었습니다. (Cadence 시스템의 분야별 요건 충족 여부에 대해서는 별도 문의해 주십시오.)

 

Delta 멤브레인을 사용하는 고성능 T-Series 카세트를 포함한 Cadence 모듈

Delta 셀룰로즈 멤브레인은 high flux와 high selectivity를 제공합니다. 멤브레인의 표면 및 구조와 단백질의 결합을 최소화하도록 디자인되었습니다. 이 멤브레인은 본질적으로 친수성을 띠고 단백질 흡착률이 낮아, 친수성이 높은 단백질이 포함된 공정에 최적입니다. 또한 Delta 셀룰로즈 멤브레인은 fouling 특성이 낮아, 생산 중 안정적인 performance 또는 flux를 제공하며 세정이 쉽고 0.1 N 수산화나트륨만으로도 Normalized water permeability(NWP)를 회복합니다.

  • 홀더(holder)에 설치한 Cadence T01 모듈

 

응용분야

Cadence Single-pass TFF 모듈 및 시스템은 생체분자 농축에 사용됩니다. 농축 후 in-line 희석을 통한 염 농도 감소에도 사용할 수 있습니다. 용량 범위는 수 리터에서 수천 리터에 이릅니다. Single-pass TFF는 다음을 비롯한 다양한 생물의약품 공정에 사용할 수 있습니다.

  • In-process volume 감소
  • 탈염 단백질 솔루션
  • 항체 또는 재조합 단백질의 정제 및 회수
  • 컬럼 크로마토그래피 전후 샘플(농축, 탈염) 준비

 

Single-Use 공정 적용

공정에 따라 Cadence 모듈을 일회용 (Single-Use) 으로 사용할 수 있습니다. 일회용 적용 시, 특별히 설계된 Cadence 시스템을 함께 사용합니다. 일회용 시스템에 대한 정보는 Cytiva에 문의해 주십시오.

 

Application Note: Cadence™ 시스템, 공정 간소화 및 비용 절감을 위해 새로운 Single-pass TFF 기술 채택

Cytiva의 혁신적인 TFF 기술의 상용화는 생물의약품 공정 설계를 간소화하고 투자 및 운영 비용을 절감합니다. 새로운 Single-pass TFF 기술은 Cytiva의 Cadence 시스템과 모듈을 통해 구현됩니다. Application Note에서는 Cadence Single-pass TFF 시스템의 설계 혁신을 생물의약품 연구자 및 제조업체에 소개합니다.

 

Protein Concentration with Single-Pass Tangential Flow Filtration (SPTFF): Cadence Single-pass 접선유동여과 (SPTFF) 기술에 대한 피어리뷰 저널 연구가 Journal of Membrane Science(Volume 384, Issues 1-2, 2011, pp 82~88)에 실렸습니다. 해당 연구는 다음 내용을 포함한 SPTFF의 최신 공정에 중점을 두었습니다.

  • SPTFF 공정은 연속적이고 높은 concentration factor를 생성하며 유속 제어 장치를 한 번만 통과하여 전환률이 아주 높습니다. 또한, 기존의 재순환 루프가 필요하지 않습니다.
  • 기존 재순환 루프를 제거하면 aggregation 문제가 최소화되고 혼합을 생략할 수 있으며, Shear stress를 최소화할 수 있습니다. 또한, SPTFF 단계를 다른 다운스트림 공정 단계와 결합할 수 있습니다.
  • 기존 TFF 대비 SPTFF의 또 다른 장점으로는 시스템 hold up volume 감소, 회수율 증가 및 세척량 요건 완화 등이 있습니다.
  • SPTFF 기술은 다음을 비롯한 많은 분야에 활용할 수 있습니다. (In-process volume 감소, inline 염 농도 감소, 고농축 formulation, 손상되기 쉬운 생체분자 공정.)

 

규격사양

모든 Single-pass TFF 공정의 작동 조건 및 모듈 구성은 시험을 통해 분석된 결과를 바탕으로 설정해야 합니다. Cytiva의 Technical Support Group은 시험에 협력하여 공정 목표 달성에 필요한 구성 선택 및 조건 설정을 지원합니다.

 

Cadence 모듈 각부의 구성 자재

Membrane 셀룰로오스 (Delta regenerated cellulose), 10kD 및 30kD, PES
Support 폴리프로필렌 (polypropylene)
Screen 폴리프로필렌 (polypropylene)
Encapsulant 폴리우레탄 (polyurethane, white pigment TiO)
Permeate Seal 실리콘 (platinum-cured silicone, medical-grade)
Gasket 실리콘 (platinum-cured silicone, medical-grade)

 

Cadence 모듈 작동 제한

최대 압력 6barg(87psig), 23°C 기준
4.1barg(60psig), 55°C 기준
멤브레인 통과 최대 압력(TMP) 4.1barg(60psig), 4~55°C 기준
공정 온도 범위 4~40°C(동결 시 모듈이 손상됩니다)
pH 범위 2~13
세척 중 유속 범위 < 5L/min/m²
(0.2L/min/ft²)

 

IgG model feed solution에 기반하는 Cadence 모듈의 성능은 다양한 모듈 구성 및 feed concentration(g/L)에 대한 폭넓은 feed flow rate (L/min/m²) 및 volumetric concentration factor(X)로 아래 표에 정리되었습니다.

 

Cadence 모듈의 Typical Feed Flow Rate (L/min/m²) Concentration Factor
Process Flux* 4X 10X 30X
10LMH 0.22 0.19 0.17
50LMH 1.11 0.93 0.86
100LMH 2.22 1.85 1.72

* LMH = 리터/미터/²/시간

 

Cadence 모듈 완전성 검사

Systems Integrity Test Pressure 4.1barg(60psig)
Acceptable Pressure Decay (시스템) 분당 0.07barg(1psig) 미만
Module Integrity Test Pressure 4.1barg(60psig)
Acceptable Forward Flow Rate 50sccm/ft²(538sccm/m²) 미만

각 Cadence 모듈은 고유한 일련번호를 통해 완전한 추적이 가능합니다.

 

유효 기간

보존제로 포장된 Cadence 모듈의 유효기간은 모듈의 포장을 개봉하지 않고 직사광선을 피해 최대 25°C에서 보관하는 경우, 제조일로부터 약 2년입니다. 유효기간 연장에 대한 연구가 진행 중입니다.

 

생물학적 안전성

Cadence 모듈의 구성 물질은 USP <88> Class VI – 70°C Plastics에 따른 Biological Reactivity Test를 완료하고 해당 요건을 충족합니다.

 

문서

각 모듈과 함께 다음 문서가 제공되어, Cadence 모듈의 원활한 작동을 지원합니다.

  • 품질 인증서
  • Care and Use Procedures
  • 모듈 보존제의 Material Safety Data Sheet (MSDS)

 

다음 문서에 대해서는 담당자에게 문의해 주십시오.

  • 밸리데이션 가이드
  • 검사별 검증 서비스(유체 제품과의 호환성 검사 등)
  • Cadence 시스템을 이용하는 공정 최적화 교육 및 기술
  • 높은 Concentration Factor 달성:
  • Delta 30kD 멤브레인을 사용하는 Cadence 모듈의 Flux vs. Concentration
  • MAb 자재(53.2g/L 최초 농도)
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