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Operation

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ÄKTA system를 실제 작동시켜 사용하기 위해 필요한 기본적인 설명에 대해 확인하실 수 있는 곳입니다.

 

Basic operation에서는 공통적인 장비사용에서 주의하여야 할 부분을, Software에서는 Method Creation 및 Evaluation에 대한 부분을 다루고 있습니다. Maintenance부분에서는 펌프purging 및 기기calibration 등에 대해서 설명을 하고 있으며, 마지막 Tips & Solution에서는 ÄKTA사용을 위한 Tip들을 제공하고 있습니다. 각각의 기기에 대한 설명은 Model part에서도 확인할 수 있으므로 참조하여 주십시오.

operation_main_img

Basic Operation

Software

Maintenance

ÄKTA system 중에서도 ÄKTA Core Family라 불리는 실험실 장비는 ÄKTA prime에서부터 ÄKTAexplore가 있으며 새로이 Unicorn 7이 적용된 ÄKTA avant와 ÄKTA pure가 있습니다. 이 중에서도 대부분의 장비에서 공통적으로 적용되는 작동에 대한 부분을 살펴보도록 하겠습니다.

1. Pump purge

operation_img_01

ÄKTA prime과 ÄKTA FPLC를 제외한 대부분의 ÄKTA는 2-헤드 피스톤 펌프로 구성이 되어있습니다. 이는 아래의 그림에서와 같이 하나의 헤드에는 Diaphram과 piston seal로 구분되어진 2개의 공간이 있으며 이는 피스톤을 움직임을 통해 각각의 공간이 확장되거나 수축이 되면서 체크밸브를 통해 버퍼가 유입되거나 유출이 되도록 디자인되어 있습니다.

operation_img_02

푸른색의 공간은 시스템으로 보내지는 실제 버퍼가 유동되는 곳이며, 분홍색의 공간은 Backwash 용액이 유동되는 공간입니다 (Backwash에 대해서는 Maintenance 부분에서 다루도록 하겠습니다). 그 중에서도 시스템이 장기간 사용되지 않거나 버퍼를 전환하는 경우 해당 헤드 부분에 공기가 머물러 있는 경우가 있습니다. 이런 경우, 컬럼으로 공기가 유입되거나 유속이 일정하게 유지되지 않을 가능성이 있기 때문에 사용전 purge를 통해 이런 부분을 방지해주어야 합니다. 이를 pump purge라고 하며, 아래 그림과 같이 펌프헤드 앞쪽 부분의 나사를 반시계방향으로 돌려 풀어준 뒤 주사기를 사용하여 내부에 있는 공기를 제거하게 됩니다. 다만 주의할 사항은, 2-헤드 펌프에 있어서 양쪽 헤드에 있는 공기를 동일하게 제거해주어야 한다는 점과 pump purge 후 버퍼가 새지 않도록 나사를 원 상태대로 잘 조여주어야 한다는 점입니다.

2. Column Pressure

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ÄKTA avant와 ÄKTA pure의 일부 모델을 제외하고 대부분의 시스템은 하나의 압력센서를 가지고 있습니다. 하지만 시스템을 운용하는 데 있어서 중요한 사항은 시스템 자체 뿐 아니라 컬럼과 컬럼 내의 충진된 레진의 압력 범위를 모두 고려해야 합니다. 시스템은 시스템 자체의 압력범위를 넘어서면 자동적으로 멈추게 되지만 컬럼(그리고 컬럼 안의 레진)의 경우는 경우에 따라 다르기 때문에 해당 압력 범위에 대한 알람을 따로 걸어주어야 합니다. 하지만 컬럼하단부에서 압력이 갑자기 해제가 될 경우 용액 중 녹아있던 기체가 기포를 형성하여 흡광도를 나타낼 수 있기 때문에 대부분의 시스템에서는 이를 방지하기 위한 Flow restrictor라는 것을 흡광모니터후단부에 달아두기도 합니다.

예를 들어 3bar까지 사용이 가능한 컬럼이 있는 경우 일반적으로는 알람을 3bar에 걸어놓게 되지만 후단부에 FR-902 (2bar를 인위적으로 걸어주는 flow restrictor)가 장착되어 있는 경우 압력센서는 하나만 존재하기 때문에 컬럼이 견딜 수 있는 압력에 더불어 flow restrictor에서 잡아주는 압력을 더하여 5bar의 알람을 걸어주게 됩니다. 다만 주의해주셔야 하는 점은, 이는 낮은 flow에서 시스템을 연결하는 tube에서 걸리는 압력을 제외한 것으로 더욱 정확히 알람을 설정하고 싶을 경우에는 컬럼을 제외하고 사용하고자 하는 유속을 시스템에 흘려보았을 때의 압력을 측정한 뒤 이를 컬럼의 사용압력에 더해주어 알람을 설정해주시면 좋습니다.

3. Sample Loading

loop_filling_rules

Sample을 컬럼에 주입하기 위한 방법은 크게 3가지가 있습니다.

  1. Loop (Sample loop 또는 Superloop)를 이용하는 방법
  2. Sample pump로 직접 주입하는 방법
  3. System pump로 직접 주입하는 방법

입니다. Pump를 사용해서 하는 방법은 많은 양을 주입하고자 할 때 선호되는 방법이며, Sample pump가 따로 없을 경우에는 System pump를 사용하기도 하지만 이는 오염의 위험도가 높아지기 때문에 선호되지는 않습니다. Loop를 사용하는 경우에는 1회성 실험을 하기위한 Sample loop가 있고, Sample loop를 사용하기에는 많은 양 또는 여러번의 실험을 하고자 할 경우 사용되는 실린더 형태의 Superloop (10ml, 50ml, 150ml) 가 존재합니다. 이 중에서도 Sample loop는 정해진 양의 tube형태의 loop만 연결하면 되는 간편성 때문에 가장 많이 사용되고 있습니다.

이 경우, 정량의 Sample을 주입하고자 할 경우에는 왼쪽 그림에서와 같이 Loop 내부에서의 유체의 흐름에 따른 패턴 때문에 사용하고자 하는 Loop의 부피를 다 쓰고 싶다면 Loop 부피의 2배 이상을 넣어주시거나 아니면 아래 그림의 세번째 경우와 같이 절반 이하의 부피를 사용해 Loop 부피보다 적은 양의 Sample만을 걸어놓을 수도 있습니다. 다만 소량의 Sample을 사용하고자 하는 경우에는 미리 Loading buffer로 Loop 내부를 채워주셔야 공기가 유입되는 것을 방지할 수 있습니다. 또한 실제 주입시에도 Loop 부피의 2배 이상을 “Empty Loop”에 지정을 해주셔야만 Loop 내부의 모든 Sample이 컬럼으로 주입될 수 있습니다.

4. ÄKTA ACCESSORIES

ÄKTA를 사용하면서 사용되는 Tube 및 Connector에 대한 기본 제품 정보는 아래와 같습니다.

01-tube

해당 튜브들은 시스템의 밸브 사이 또는 시스템과 컬럼을 연결하기 위해 사용되는 것으로 flow rate와 back pressure 여부에 따라 선택하여 사용하게 됩니다.

02-sample_loop

샘플루프는 컬럼에 샘플을 주입하기 위해서 담아놓는 장치로서 작은 사이즈를 위해서는 튜브를 사용하게 되며, 같은 검체로 여러번의 실험을 할 경우나 다량의 샘플을 주입하기 위해서는 수퍼루프를 이용하기도 합니다. 작은 사이즈의 샘플루프를 사용하실 경우에는 3. Sample loop loading 을 참조하여 주십시오.

03-fitting

ÄKTA에 사용되는 Connector로서 주황색으로 highlight 된 것은 컬럼을 연결하기 위해서 사용되는 connector입니다.

상기의 모든 ÄKTA accessories 정보는 스마트폰 어플에서도 다운받아서 확인하실 수 있습니다.

Basic Operation

Software

Maintenance

기본적으로 ÄKTA 시리즈는 Unicorn 소프트웨어를 가지고 작동을 하게 됩니다. Unicorn 소프트웨어는 크게 Administration, Method Editor, System Control, Evaluation의 4개의 기능으로 구성이 되어있습니다. Administration의 경우는 User setup, System setup과 같은 기본적인 관리 기능을 포함하며 Method Editor는 ÄKTA 시스템을 구동하기 위한 프로그램을 짤 수 있습니다. System Control은 기기의 보정, 운영, 작성된 method를 실행시킬 수 있는 역할을 하며, 이렇게 실행을 통해 얻어진 결과를 Evaluation 에서 보고 평가를 진행할 수 있습니다. 이 곳에서는 기존에 사용되던 Unicorn Ver.5.X 대에서의 method 작성법을 각각의 테크닉별로 살펴보도록 하겠습니다. 

Basic Operation

Software

Maintenance

AKTAmaintenance_수정

장비를 잘 사용하기 위해서는 적절한 유지관리 보수가 필요합니다. 이에 대해서 놓치기 쉬운 기본적인 유지보수에 대한 부분을 다루어 보도록 하겠습니다.

1. Backwash

AKTApump_수정

Basic operation에서 Pump wash에 대한 부분을 설명을 드렸던 것과 같이 Piston pump의 헤드는 Diaphram과 Piston seal로 나누어진 두 개의 공간으로 구분되어 있습니다. 이 중에서 Backwash line은 Piston이 움직일 때의 마찰을 줄여주고 발생되는 열을 식혀주는 역할을 하는 Backwash로 일반적으로는 20% 에탄올을 사용을 하고 있습니다. 이 부분은 계속적으로 소모되는 버퍼와는 달리 recirculation을 시키기 때문에 주의를 놓치기 쉽지만 에탄올은 휘발성이 있어 날라가기 때문에 일정 주기마다 갈아주는 것을 추천합니다. 메뉴얼 상으로는 일주일에 한 번 정도씩 갈아주는 것을 추천하고 있으며 적어도 2주에 한번은 갈아주시는 것이 좋고 곁들여서 일정 수위가 변동이 있다면 펌프 내의 seal이 손상되어 버퍼와 backwash간의 혼입이 되는 경우를 간단하게 체크해 볼 수도 있습니다.

2. Delay Volume

delay_volume_수정

Delay volume이란 Sample이 모니터링 되는 순간과 실제 수집되는 사이에서의 간극을 의미하며 만일 모니터에서 검출되는 시점부터 즉시 Sample을 수집하기 시작한다면 왼쪽 그림에서와 같이 검출되기 이전의 것을 수집하게 되어 실제 Sample을 잃어버리거나 묽어지는 수가 생기게 됩니다. 보통 초반에 엔지니어에 의해 설치가 되었을 경우에는 엔지니어가 입력을 하지만 혹시나 사용되는 tube가 변동이 된다던가 하는 경우에는 사용자가 직접 측정을 해주어야 하며 이를 측정하는 방법은 2가지가 있습니다. 첫번째는 이론적으로 사용되는 tube의 내경과 길이, 그리고 valve 등에서의 hold volume 등을 더하여 이론적으로 구하는 방법이며, 두번째는 모니터에서부터 수집되는 부분까지 미리 물을 채워넣고 루어를 사용하여 모니터에서부터 주사기를 통해 공기를 주입하여 수집된 물의 무게 또는 부피를 실질적으로 측정하는 방법이 있습니다. 이렇게 측정된 Delay Volume은 System control>Options>Special 부분에 입력을 해주시면 됩니다.

3. Pressure Check

pressure_check_수정

시스템에서 갑자기 기존보다 높은 압력이 걸리게 되면 일단 컬럼을 제거해 봅니다. 컬럼을 제거해서 원상태로 돌아온다면 컬럼 내부에서 문제가 있는 것이므로 컬럼을 청소하거나 교체를 해주어야 합니다. 하지만 컬럼을 제거하였는데도 불구하고 압력이 높게 걸리는 경우에는 유속을 주지 않은 채, 영점을 맞추기 위해 압력센서에 연결된 튜브를 풀어놓은 뒤 Calibration에서 Pressure Sensor의 Zero offset을 해본 뒤 다시 점검을 진행합니다. 유속을 준 상태에서 압력이 높아진다면 1> Online filter의 오염여부, 2> loop나 tube 중간이 막힌 곳이 있는 지 (연결부위를 하나하나 풀러보면서 점검), 3> Flow restrictor가 막혔는 지 (Flow restrictor 제거 전후 비교)를 점검해볼 수 있습니다.

4. OTHERS

1. pH meter: 상당히 많이 놓치는 부분은 pH meter를 사용 후 시스템에 그대로 놓아두시는 경우입니다. 시스템에서 사용되는 pH meter는 일반적으로 버퍼를 만들 때 사용되는 pH meter와 유사한 것으로 물, 20% 에탄올, 또는 버퍼 등에 장시간 노출이 되면 수명이 줄어드므로 사용하지 않을 경우에는 pH meter를 시스템에서 분리 후, dummy를 끼워놓고 따로 전극보관용액에 보관하는 것이 좋으며, 정확한 측정을 위해서는 매일 사용 전 Calibration을 수행해야 합니다.

2. Storage: 사용 후에는 CIP 용액이나 물로 세척 후, 하루 이상 사용하지 않을 경우, 20% 에탄올로 채워두시거나 장기보관시에는 버퍼를 비워 시스템을 건조시켜 보관하시는 것이 좋습니다.

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