제조용 액체 크로마토그래피에서 조업 조건의 최적화

초록

액체 크로마토그래피(LC)는 기체 크로마토그래피(GC)에 비하여 감지도가 낮고 체류시간이 길다는 단점이 있으나 시표검출에 안정성이 있으며 분석물질의 번위가 광범위하여 GC로는 해결하기 어려웠던 비휘발성 성분까지도 대상으로 삼을 수 있다. 특히 고압용 충진물과 관의 제작이 보편화되고 검출기의 성능이 보완되어 소량 다성분계의 제약산업, 생화학, 식품산업 및 정밀유기화학 등의 분야에서 필수적인 장치로 자리잡아 가고 있다. 제조용 액체 크로마토그래피(preparative liquid chromatography, PLC)는 분석용장치의 분리능을 그대로 유지하면서 시료의 처리용량은 증가시키는 것을 목적으로 한다. 크로마토그래피는 이론적으로는 100% 분리가 가능하다는 장점이 있으나 분리매체로 외부의 용리액을 사용하기 때문에 용질이 희석되며 주로 회분식공정으로 이루어진다는 단점이 있다. 그러나 rotary annukus 크로마토그래피와 moving feed 크로마토그래피와 같은 연속식 크로마토그래피가 등장하고 size exclution 순환분리법과 다양한 column switching 기법등이 개발되어 고전적 크로마토그래피의 제조용 규모로의 scale up에 관한 연구가 생물분리공정을 중심으로 활발히 진행되고 있다. PLC는 시료의 양과 관의 크기 및 충진물의 직경이 증가하기 때문에 고정상내에서의 확산, 이동상 내에서의 시료분산등이 일어난다. 이로 인하여 흡착등온선이 비선형의 형태로 나타나고 분리효율이 감소하는 원인이 된다. 따라서 PLC를 이용하여 효율적인 분리를 하기 위해서는 여러 가지 조업변수들을 조합하여 최적의 분리조건을 구하는 것이 중요하다. 최적 조업조건을 결정하기 위하여 크로마토그래피의 peak에 관한 연구가 주목받기 시작하면서 관의 효율에 관한 다각적인 해석이 등장하였다. 이러한 연구는 Gidding에 의해 최초로 등장한 이후 E. Cruska등에 의해서 더욱 발전되었다. Barber등은 tailing을 일으키는 peak로부터 이론단수를 계산하는 기하학적 방법을 개발하여 비대칭성 peak 형태에 대한 해석을 시도하였으며 Berthold등은 비대칭성을 고려한 지수형태의 새로운 이론단수 계산 함수를 제안하였다. Joaquim은 이러한 이론을 더욱 발전시켜 물질수지식과 크로마토그래픽 함수와의 관계로부터 적합한 모델 선정을 위한 연구를 수행하기도 하였다. 본 연구에서는 nucleosides의 하나인 thymidine을 선정하고 실험변수인 이동상의 조