ADC 공정에서 Single-Use 시스템은 안전한가: DMSO DMAc ACN 환경 화학적 호환성 분석

 

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ADC 제조 공정에서 Single-use 시스템의 화학적 호환성 검증

ADC(항체-약물 접합체) 공정을 설계하거나 운영하는 과정에서 반드시 한 번쯤 고민하게 되는 질문이 있습니다.

👉 Single-use 시스템을 유기용매 환경에서도 그대로 사용할 수 있는가

이 질문이 중요한 이유는 ADC 공정이 기존 바이오 공정과 구조적으로 차이를 가지기 때문입니다.

일반적인 바이오 공정은 대부분 aqueous buffer 기반으로 단백질을 다루지만, ADC 공정은 linker-payload 합성 및 conjugation 단계에서 유기용매가 직접 사용됩니다.

👉 대표적으로 사용되는 용매는 다음과 같습니다.

🔹DMSO (Dimethyl Sulfoxide)
🔹DMAc (Dimethylacetamide)
🔹ACN (Acetonitrile)

이러한 용매들은 단순한 용해 역할을 넘어서, 고분자 소재 내부로 침투하여 물리적 특성에 영향을 줄 수 있는 수준의 화학적 영향을 갖고 있습니다.

⭐ DMSO, DMAc, ACN 환경에서의 실제 공정 기반 평가

ADC는 고활성 cytotoxic payload를 포함하는 특성상 제조 공정 자체가 기존 바이오의약품과 구조적으로 다릅니다. 특히 linker-payload 합성 및 conjugation 단계에서는 수용액이 아닌 유기용매 환경이 필수적으로 사용되며, 이로 인해 공정에 적용되는 모든 구성 요소는 단순한 생체 적합성을 넘어 화학적 내성을 확보해야 합니다.

기존 바이오 공정에서는 extractables, sterility, protein compatibility가 주요 평가 기준이었다면, ADC 공정에서는 유기용매와의 상호작용으로 인한 물성 변화가 핵심 변수로 작용합니다.

대표적으로 DMSO, DMAc, ACN은 고분자 소재 내부로 침투하여 팽윤(swelling), 기계적 강도 저하, sealing integrity 손상 등을 유발할 수 있기 때문에, 단일 소재가 아닌 assembly 단위의 검증이 필수적입니다.

 

 

📢 ADC 공정에서 실제로 발생하는 문제

현장에서 발생하는 이슈는 단순하지 않습니다.

tubing이 팽윤되거나 filter membrane이 손상되는 경우, connector에서 미세 누출이 발생하거나 bag의 구조적 안정성이 저하되는 사례가 실제로 보고되고 있습니다.

이 문제의 핵심은 명확합니다.

Single-use 시스템 자체의 문제가 아니라, 공정 조건과 소재 간 상호작용에서 비롯된 문제입니다.

즉, “사용 가능 여부”가 아니라 “특정 조건에서 기능을 유지할 수 있는가”가 핵심입니다.

📢 필요한 접근 방식: 소재가 아닌 시스템 단위 검증

ADC 공정에서는 단일 소재 테스트만으로는 충분하지 않습니다.

중요한 것은 다음과 같은 기준입니다.
멸균 이후에도 안정성이 유지되는지
assembly 상태에서도 sealing이 유지되는지
유체 흐름 조건에서도 성능이 유지되는지

이러한 기준을 기반으로 수행된 대표적인 연구가 Saint-Gobain Life Sciences의 chemical compatibility study입니다.

 

 

테스트 설계 방식

이 연구의 핵심은 “공정 조건 기반 설계”입니다.

단순 immersion test가 아닌, 실제 ADC 공정을 반영한 조건으로 설계되었습니다.

시험은 두 가지 조건으로 구성됩니다.

📌 첫 번째는 worst-case 조건입니다.

🔸100% 유기용매
🔸30 ± 2°C
🔸7시간 노출

실제보다 더 가혹한 조건을 설정하여 소재의 한계를 평가하기 위한 목적입니다.

📌 두 번째는 실제 공정 조건입니다.

🔸30% solvent 농도
🔸30 ± 2°C
🔸7시간 노출 (bag은 24시간)

ADC 공정에서는 solvent와 aqueous buffer가 혼합된 상태로 존재하기 때문에, 이 조건이 실제 환경에 더 가깝습니다.

추가적으로 시험은 50 rpm shaking 조건에서 수행되어 유체 흐름의 영향을 반영하였고, 모든 포트는 clamp로 밀폐하여 closed system으로 구성되었습니다.

👉 중요한 포인트: 멸균 이후 상태에서 평가

Single-use 시스템은 실제 사용 시 멸균 상태로 적용되기 때문에, 시험 역시 이를 반영하여 진행되었습니다.

🔸Gamma irradiation (27.5–45 kGy)
🔸Autoclave (121°C, 30분)

이 조건은 단순 참고가 아니라 실제 고객 사용 환경을 그대로 반영한 것입니다.

🧪 평가 기준: 외관이 아닌 기능 유지 여부

이 연구에서 중요한 기준은 “외관 변화”가 아니라 “기능 유지 여부”입니다.

평가는 다음 항목을 중심으로 수행되었습니다.

🔸cracking 및 deformation 발생 여부
🔸swelling 및 dissolution 여부
🔸leakage 발생 여부

추가적으로 구성 요소별 기능 평가도 진행되었습니다.

 

filter는 bubble point와 diffusion flow를 통해 membrane integrity를 확인하였고,
bag은 pressure decay 및 drop test를 통해 누출 여부를 검증했습니다.

이 모든 기준을 만족해야 화학적 호환성이 확보된 것으로 판단됩니다.

평가 대상은 단일 소재가 아닌 실제 공정 assembly입니다.

Tubing, filter, connector, overmold, bioprocess bag이 포함되며, 각각 fluid transfer, purification, 연결 안정성, sealing integrity, 저장 기능을 담당합니다.

즉, 개별 소재가 아닌 시스템 단위에서의 성능 유지 여부가 핵심입니다.

 

평가 결과 분석

구성 요소별로 내화학성 수준에는 분명한 차이가 나타납니다.

Tubing은 일반적으로 TPE 또는 silicone 기반 소재가 사용되며, 저농도뿐 아니라 고농도 용매 환경에서도 비교적 안정적인 특성을 보입니다.

이는 ADC 공정의 fluid transfer 영역에서는 single-use 시스템 적용이 충분히 가능함을 의미합니다.

Bag 시스템 역시 multi-layer 구조를 기반으로 높은 안정성을 확보하는 경우가 많습니다.

특히 barrier layer가 포함된 구조는 용매 환경에서도 물리적 강도와 leak resistance를 유지할 수 있어 저장 및 mixing 공정에서도 안정적인 적용이 가능합니다.

Overmold 역시 assembly 연결부의 안정성을 좌우하는 요소로, elastomer 기반 소재는 solvent 환경에서도 sealing integrity가 유지되는 경향을 보입니다.

반면 connector는 조건에 따라 성능 편차가 발생할 수 있는 영역입니다.

일부 소재는 다양한 화학 환경에서 안정적이지만, 고농도 유기용매와 열 조건이 동시에 적용될 경우 물성 변화가 발생할 수 있어 사전 검토가 필요합니다.

가장 주의가 필요한 구성 요소는 filter입니다.

Membrane 기반 filter는 저농도 용매 환경에서는 안정적으로 작동하지만, 고농도 유기용매 조건에서는 membrane 구조가 영향을 받아 integrity가 저하될 수 있습니다.

이는 filtration 성능 저하로 이어질 수 있으며, 실제 공정 리스크로 연결될 수 있기 때문에 solvent 농도 기준의 사전 검증이 반드시 필요합니다.

 

📢 ADC 공정에 적용 가능한 Saint-Gobain Life Sciences 제품

ADC 공정에서 요구되는 유기용매 환경과 높은 화학적 안정성을 고려할 때, 공정 조건에 적합한 single-use 구성 요소 선택이 매우 중요합니다. Saint-Gobain Life Sciences는 이러한 요구를 충족할 수 있도록 다양한 고순도 및 내화학성 기반 솔루션을 제공합니다.

🔹 Tubing
TPE 및 silicone 기반의 C-Flex tubing 및 Sani-Tech STHT tubing은 유기용매 환경에서도 안정적인 유체 이송이 가능하며, 특히 온도 변화 및 장시간 공정에서도 물성 유지에 강점을 보입니다

 

🔹 Bioprocess Bag
multi-layer 구조를 적용한 single-use bag 시스템은 solvent 환경에서도 물리적 안정성과 leak resistance를 유지할 수 있어, ADC 공정의 mixing 및 intermediate storage 단계에 적합합니다.

 

🔹 Overmold & Assembly
PureFit overmold assemblies는 연결부 sealing integrity를 강화하여 solvent 환경에서도 누출 리스크를 최소화할 수 있도록 설계되었습니다.

🔹 High Purity Fluid Handling
Furon products는 PFA 및 PTFE 기반 소재를 사용하여 aggressive chemical 환경에서도 높은 내화학성과 청정도를 유지하며, 특히 반도체 및 고순도 케미컬 공정에서 검증된 성능을 제공합니다.

이와 같이 각 구성 요소는 적용 영역에 따라 최적화되어 있으며, ADC 공정에서는 단일 제품이 아닌 전체 시스템 관점에서의 조합 설계가 중요합니다.

 

📢 결론

ADC 제조 공정에서 single-use 시스템은 충분히 활용 가능하지만, 모든 구성 요소를 동일 기준으로 적용하는 것은 공정 리스크로 이어질 수 있습니다.

특히 유기용매 환경에서는 단순 소재 스펙보다 실제 공정 조건에서의 compatibility 검증이 더욱 중요합니다.

결국 핵심은 single-use 사용 여부가 아니라, 공정 조건에 맞는 소재와 구성 요소를 정확하게 선택하고 적용하는 것입니다.

이번 내용은 실제 ADC 공정 조건을 기반으로 수행된 화학적 호환성 평가 결과를 일부 정리한 것입니다.

보다 상세한 테스트 조건, 데이터, 구성 요소별 결과를 확인하고자 한다면 원본 리포트를 참고하시기 바랍니다.

전체 리포트에는 solvent 농도별 비교 결과, 멸균 조건 영향, 구성 요소별 상세 평가 데이터가 포함되어 있어 실제 공정 설계 및 장비 선정 시 유용한 기준으로 활용할 수 있습니다.

필요하신 경우 보다 정확한 데이터 기반 검토를 지원드리겠습니다.

 

 

 

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