CIMモノリス

CIMモノリスとは
従来メディアとの比較
CIMモノリスのおもな適用分野

CIMモノリスとは

CIMモノリスで、ダウンストリームに革新を

シグナル配列やアフィニティタグによる修飾、スクリーニングにおける多様なバリアント生成、遺伝子のマルチコピー化による大量生産…あらゆるバイオプロダクト開発ステージにおいて、近年、そのツールとしての「発現系」の進化はめざましく、バイオ研究開発・プロダクションの様々な局面で、その効率向上に貢献しています。

しかしながら、このような、いわゆる「アップストリーム」の進化に比べ、「ダウンストリーム」、すなわち精製工程技術・精製メディアの進化は、十分とは言えませんでした。みなさまが現在お使いのクロマトグラフィーメディアは、教科書や実験書で初めて出会い、手にしたものから、どのくらい進歩したとお感じでしょうか？

現状に満足せず、常に挑戦し続けるバイオ技術者様の期待に応える精製メディアとは？バイオ精製の多大な負担や不確実性を解消し、お客様の開発の成功に貢献する次世代技術とは…？

HPLCカラム開発・製造・販売40年、Shodexでおなじみの当社のたどり着いた一つの回答、それがBIAセパレーションズ社「CIMモノリス」です。

従来メディアとの比較

Convective Interaction Media（CIM）テクノロジー — その原理 —

従来メディア

クロマトによる物質の分離は、担体表面と分子との相互作用の強弱の差によって実現されます。従来のパーティクルメディアにおいて、主要な相互作用の場である「メソポア（細孔）」内の溶液の移動速度は極めて遅いため、溶質は「自然拡散」によりメソポア中を移動することになります。

このとき、溶質が高分子量であるほど、移動相中での自然拡散速度は低下するため、担体との相互作用の成立もまた遅くなります。そのため、対象が高分子量であるほど、この「拡散律速」の影響を強く受け、良好な分離能・動的結合容量（DBC）を得るには、流速を下げざるを得ません。

また無数の「行き止まり」流路ともいえるメソポアは、送液抵抗の発生源となるとともに、担体ビーズの強度を低下させ、特に大容量での取り扱いにおいて、送液背圧や重力による変形・閉塞をもたらす要因となります。

さらに、メソポア内部や担体表面付近と、粒子間隙との溶液の流速差は、カラム内における無数の「渦流」の発生の要因となります。渦流のもたらすせん断力による物理ストレスは、バイオナノ粒子等の脆弱なコンプレックスの分離において、しばしば回収率やタイトレーションの低下という形で影響を与えます。

CIMメディア

Convective Interaction Mediaでは、高分子量のバイオ分子の分離精製において足かせとなる「メソポア」を廃し、実質的にすべての相互作用点を流路表面に構築しています。これにより、物質の移動は「自然拡散」に依存せず、溶質は通液とともに瞬時に担体と相互作用します。

また、メソポアという無数の「行き止まり」の流路がなく、かつ高速な相互作用によりベッド高（＝流路長）も大幅に短縮できるため、高流速でも背圧の発生がきわめて小さく抑えられています。さらに全体を固形（モノリス）とすることにより、重力や送液背圧による変形・閉塞を生じることなく、高流速・大容量においても設計構造が維持されます。

さらに、CIMモノリスの大孔径・連続したフローチャネル構造は、パーティクルメディアに見られる「渦流」の発生を低減します。デリケートなターゲットの精製過程でのダメージ・変性を抑制し、その良好な回収率に貢献します。

CIMモノリスは、このようにバイオマクロ分子に特化した構造を採用することにより、圧倒的な高流速と低背圧、そして高流速下における高い分離性能とDBC値を実現しているのです。