여과를 이용한 시료 전처리

적용되는 여과 방법에 따라 입자나 분자는 크기, 모양, 전하 등의 특성에 따라 분리됩니다. 필터를 통과하는 액체를 ‘여과액’이라고 하며, 포집되거나 걸러진 물질을 ‘잔류물’ 또는 ‘침전물’이라고 합니다.

• 역삼투(이온 분리)는 반투과성 막이나 장벽을 이용하여 이온이나 분자를 분리합니다. 가해지는 압력은 삼투압을 이겨내고 용매를 용질 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동시킵니다. 역삼투는 입자를 제외한 유기물의 상당 부분을 제거하며, 염분의 99% 이상을 제거합니다. 일반적인 막 등급은 염화나트륨 보유율(<0.001 µm, <100 달톤)을 기준으로 합니다.
• 한외여과(거대분자 분리)는 입자 크기에 따라 유체에서 입자와 용해된 분자를 분리합니다. 한외여과는 농축, 분획, 탈염 및 완충액 교환에 사용됩니다. 일반적인 등급은 1~1000 kDa 사이의 명목 분자량 한계(NMWL)입니다.
• 미세공 여과(마이크로필트레이션)는 입자 크기에 따라 입자 및 박테리아, 세포와 같은 생물학적 물질을 분리하거나 제거하므로 입자 포집/배제 및 살균에 사용됩니다. 기공 크기는 일반적으로 0.025~10 µm이며, 명목(~98% 포집) 또는 절대(기공 크기와 동일한 크기의 입자를 100% 포집) 등급으로 분류됩니다.
• 정화 필터는 크기에 따라 큰 입자, 응집체 및 잔여물을 포집/제거하므로 예비 여과 및 입자 분석에 사용됩니다. 이는 미세여과 전의 1차 여과 단계로 사용될 수 있습니다. 정화 필터의 공극 크기 등급은 일반적으로 5 µm 이상입니다.

일반적인 여과 적용 분야

• 일반적인 입자 제거
• HPLC, UHPLC, 이온 크로마토그래피, 가스 크로마토그래피 및 용출 시험과 같은 분석 기법을 위한 시료 전처리
• 세포 배양 첨가제의 멸균
• 단백질, 핵산 및 고분자의 농축
• 시료 내 생체 분자 분리
• 버퍼 조제
• 정수

여과는 HPLC 및 LC-MS와 같은 민감한 크로마토그래피 분석 전 필수적인 시료 전처리 단계입니다. 시료 내의 입자는 컬럼이나 컬럼 헤드를 막거나 크로마토그램에 오염 피크(“고스트 피크”)를 생성함으로써 액체, 기체 및 이온 크로마토그래피 분석에 방해가 될 수 있습니다. 시료, 용매 및 완충액을 적절하게 여과하면 더 높은 품질의 일관된 분석 결과를 얻을 수 있습니다. 또한 장비 가동 시간을 늘리고 컬럼 수명을 연장합니다.

여과 공정 및 절차의 유형

각기 다른 여과 매체 구성을 가진 다양한 필터가 있으며, 각각은 특정 용도에 맞게 설계되었습니다. 필터 선택은 다음을 포함한 여러 요인에 따라 달라집니다:

• 제거하거나 포함해야 할 입자 또는 분자의 크기
• 시료의 화학적 조성
• 여과 매체와 시료 또는 용액의 호환성
• 시료의 점도

필터는 종이, 천, 솜, 석면, 슬래그 울 또는 유리 울, 무유약 도자기, 모래, 기타 다공성 물질 등 다양한 종류의 재료로 제작될 수 있습니다. 막 필터는 일반적으로 합성 고분자(예: 친수화 PTFE, PVDF, 나일론, PES)로 만들어집니다.

여과 과정을 진행하기 위해 다양한 힘을 가할 수 있습니다. 여과는 필터와 깔때기를 이용한 단순한 중력에 의해, 주사기 여과와 같이 수동으로, 또는 원심력에 의해 진행될 수 있습니다. 진공 구동 여과에서는 진공 펌프를 사용하여 유체를 필터를 통해 빠르게 통과시킵니다.