실리카 입자를 기공 형성제로 사용하여 물리적 강도와 단백질 결합용량이 높은 다공성 키토산 및 키틴 친화 막을 제조하였다. 키토산 친화 막의 BSA 단백질 결합용량은 최대 21.8mg/mL이었으며, 키틴 친화 막의 lysozyme 효소 결합용량은 최대 26.1mg/mL이었다. 제조된 다공성 키토산 및 키틴 친화 막을 사용하여 단백질 용액의 loading 유량, loading 양 및 농도 변화에 따른 BSA와 lysozyme의 친화 막 여과 크로마토그래피 분리 실험을 수행하였다. 친화 막 여과 크로마토그래피 분리 실험을 통해 얻어진 loading/washing/elution의 단계로 구성된 일련의 크로마토그램으로부터 단백질 용출량과 결합수율을 구하였다. 키토산 및 키틴 친화 막에의 BSA 및 lysozyme 단백질의 결합량과 결합수율은 loading용액의 유량이 작을수록, 주입량 및 농도가 클수록 증가하였다. 이 결과로부터 실리카 입자를 기공 형성제로 사용하여 제조된 다공성 키토산 및 키틴 막은 단백질의 대규모 여과 크로마토그래피 분리를 위한 친화 막으로서 효과적인 활용이 기대된다.

실리카 입자를 기공 형성제로 사용하여 다공성 키토산 및 키틴 막을 제조하였다. 다공성 막의 제조는 다음의 3단계 절차로서 수행되었다: (1) 키토산 용액에 실리카 입자를 첨가시켜 필름을 형성시킨 후, (2) 이 필름을 알카리 용액에 침지시켜 실리카 입자를 제거하여 다공성의 키토산 막을 제조하였으며, (3) 다공성 키토산 막을 acetic anhydride를 사용하여 아세틸화시킴으로서 다공성 키틴 막을 제조하였다. 물리적 강도가 우수하고, 적절한 순수 투과량을 갖는 다공성 키토산 막과 키틴 막의 최적 제막조건이 제시되었다. 단백질 친화성을 부여하기 위해 다공성 키토산 막에 반응성 염료인 Cibacron Blue 3GA를 고정화시켰으며, BSA 단백질 및 lysozyme 효소의 흡착실험을 수행하여 친화 키토산 막 및 키틴 막의 단백질 결합용량을 측정하였다. 친화 키토산 막의 BSA 단백질 결합용량은 약 22 mg/mL이었으며, 친화 키틴 막의 lysozyme 효소 결합용량은 약 26 mg/mL로서 이는 키토산 또는 키틴을 기반으로 하여 제조된 hydrogel bead의 단백질 결합용량보다 수~수십 배 큰 값으로서, 향후 막여과 크로마토그래피용 친화 막으로의 효과적인 활용이 기대된다.

BSA 용액을 대상으로 한 dead-end 및 cross-flow 한외여과에서 막모듈에의 초음파 조사가 막성능 향상에 미치는 효과를 연구하였다. 이 결과 막모듈에의 간헐적 또는 연속적 초음파 조사는 막오염의 형성 억제 및 막오염 층의 제거에 상당한 효과가 있음이 확인되었다. 초음파 조사에 의한 막성능 향상 효과는 막오염을 크게 유발시키는 운전조건(도입액 농도와 TMP가 높고, 유량이 낮은 운전조건)일수록 더 컸으며, 막모듈에 초음파를 조사시키면 조사시키지 않은 경우와 비교할 때 dead-end 한외여과에서는 최대 약 1.9배, cross-flow 한외여과에서는 최대 약 1.5배의 투과플럭스 향상을 얻을 수 있었다.