합성 생물학에서 크로마토그래피 기술의 응용

합성생물학 분야에서 크로마토그래피 분리 기술은 합성 산물의 정제 및 생산뿐만 아니라 대사산물 분리, 화합물 및 생체분자의 구조와 특성 규명 등에 널리 사용됩니다. 또한 흡착 및 분리 분야에서도 폭넓게 응용되고 있습니다.

1. 크로마토그래피 분리 기술:

원칙: 빠르게 움직여라.

시료를 포함하는 유체상(기체, 액체 또는 초임계 유체)이 컬럼이나 플레이트에 고정된, 유체상과 혼합되지 않는 고정상 표면 위로 흐릅니다. 분리 과정에서 시료 성분들이 고정상을 통과할 때, 고정상과의 상호작용이 강한 성분은 유체상의 흐름에 따라 더 느리게 용출되고, 상호작용이 약한 성분은 더 빠르게 용출됩니다. 이러한 용출 속도의 차이로 인해, 혼합된 성분들은 결국 각 성분의 개별적인 "띠" 또는 "영역"을 형성하게 되며, 순차적으로 용출되는 각 성분들을 개별적으로 수집할 수 있어 성분 분리가 이루어집니다.

이미지: 크로마토그래피 분리 과정 및 크로마토그래피 컬럼 내부의 수지 위치

2. 크로마토그래피 설비에서 컬럼 길이의 영향:

크로마토그래피 분리 설비에서 컬럼 길이는 분리 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 동일한 수지, 원료 물질 및 흡착성을 사용할 경우, 컬럼 길이가 길수록 분리 효율이 향상되고 제품 농도가 높아질 수 있습니다. 

예를 들어, 선레진의 과당 및 포도당 크로마토그래피 장비는 20cm의 짧은 컬럼 길이로 80g/L의 제품 농도를 얻을 수 있으며, 100cm의 긴 컬럼 길이를 사용하면 제품 농도를 100g/L까지 높일 수 있습니다.

산업용 크로마토그래피 컬럼을 선택할 때는 분리 공정, 수지 입자 직경, 작동 압력 및 기타 여러 요소를 고려해야 합니다.

3. 크로마토그래피 분리 장비용 수지 선택:

크로마토그래피 컬럼은 일반적으로 균일한 크기의 입자를 사용하지 않습니다. 이는 유동 저항, 분리 효율 및 재현성에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다. 그러나 균일한 입자 크기를 가진 수지는 고수준의 미세 분리에 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 이러한 수지는 높은 안정성과 기계적 강도 덕분에 크로마토그래피 분리 장비에 널리 사용되며, 결과적으로 더 나은 분리 효율과 안정성을 제공합니다. 또한, 불균일한 입자 크기의 수지에 비해 더욱 정확하고 신뢰할 수 있는 분리 결과를 제공할 수 있습니다.

4. SSMB 연속 크로마토그래피 기술 장비:

1) 작동 원리:

물질과 고정상(충전재) 사이의 힘의 차이로 인해, 물질들은 용리액(이동상)의 작용으로 그림과 같이 순서대로 크로마토그래피 컬럼 밖으로 흘러나오게 됩니다.

2)SSMB 기술:

모의 이동층 시스템에서 전체 흡착층은 서로 연결된 여러 개의 크로마토그래피 컬럼으로 구성됩니다. 크로마토그래피 컬럼 내의 고정상은 더 이상 역류 운동을 하지 않으며, 컬럼 자체도 움직이지 않습니다. 대신, 밸브 전환을 통해 고정상의 역류 운동을 모사합니다. 유입구와 유출구가 이동상의 흐름 방향을 따라 순차적으로 이동함으로써 고정상과 이동상의 역류 운동을 효과적으로 모사하여 분리 목적을 달성합니다.

3) 장비의 장점:

a. 높은 분리 정확도로 고순도 성분을 얻을 수 있습니다.

b. 화학 물질을 소비하지 않고 물만 소비하므로 환경 친화적입니다.

c. 이 시스템은 안정성이 뛰어나고 자동화 수준이 높아 생산 효율이 향상됩니다.

4) 연속 흐름 크로마토그래피의 응용 분야:

a. 석유화학 제품의 분리 및 정제.

b. 단백질, 펩타이드 및 아미노산의 분리 및 정제.

c. 당알코올의 분리.

d. 화학 합성 의약품 및 바이오 의약품의 최종 정제 및 정제.

예: 키랄 화합물의 분리.

f. 천연물 기능성 성분의 분리 및 정제.