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Sterlitech에서 제공하는 멤브레인 필터의 장점 중 하나는 기공(Pore size)의 크기가 매우 다양하다는 점입니다.

공급되는 제품 중 0.2미크론과 0.22미크론 기공의 제품이 있는데, 크기로만 봐서는 두가지 제품이 크 게 차이가 없어 보입니다. 

고작 0.02미크론 차이니까요. 

과연 이 작은 차이가 필터의 성능을 구분 지을 만큼 큰 영향력이 있을까요?

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 이 질문의 답을 찾기 위해서는 우선 필터의 성능을 테스트하기 위해 사용되는 방법 중 하나인 Bubble point test^1​에 대해 알아봐야 합니다. Bubble point test는 필터의 기공 크기를 확인하기 위해 사용되는 표준 시험법입니다. 이 시험법은 물이나 알코올에 필터를 담근 뒤 이 필터에 서서히 압력을 가하며 처음 발행되는 기포를 관찰합니다². 이 때, 막에 있는 가장 큰 모공(모공들)에서 기포가 먼저 발생하는데 그 때 가해진 압력을 바탕으로 수학적 계산을 통해 기공의 크기를 측정하는 방식입니다. 다만, 멤브레인 필터는 대부분 불규칙적으로 얽혀져 있는 구조이며, 이러한 성질은 개별적인 기공의 크기를 직접적으로 측정할 수 없게 하므로 Bubble point test는 필터가 걸러낼 수 있는 가장 작은 입자를 결정하는데 사용됩니다.

▲Bubble point test 

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 즉, 제품에 표기되어 있는 기공의 크기는 물리적 구멍의 크기를 나타내는 것이 아니라 통과할 수 없는 가장 작은 크기를 나타내는 것입니다. 예전에는 필터를 사용해 박테리아를 제거할 때 기공이 0.45미크론인 필터면 충분하다고 생각했습니다. 박테리아가 아무리 작아도 0.45미크론보다는 크다고 여겼지요. 그러나 브레번디모나스 디미누타(Brevundimonas diminuta)가 발견되어 0.45미크론의 기공 크기로도 필터링이 불가능한 박테리아가 존재한다는 것을 알게 되었습니다. 이 발견 후 여러 연구소들은 새로운 여과 표준을 만들기 위해 경쟁을 벌였으며, 이러한 과정 중에 나온 것이 기존 필터의 절반정도 크기인 0.2미크론과 0.22미크론의 기공 크기입니다. 

▲Brevundimonas diminuta 

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결론적으로, 멸균의 목적으로 사용하는 0.2미크론과 0.22미크론 기공 사이즈의 필터 성능은 구별이 불가능합니다. 두 가지는 같은 성능을 가지고 있으며 표기만 두가지로 나누어지게 된 것이니까요. 실제 필터 성능의 척도는 ASTM F838-05에 기술된 Standard Test Method for Determining Bacterial Retention of Membrane Filters Utilized for Liquid Filtration을 통과하는 것입니다. 기본적으로 필터가 박테리아(일반적으로 B.diminuta5)를 cm² 당 107CFU(colony forming units)을 유지할 수 있다면 해당 필터는 멸균에 적합하다 할 수 있습니다. 

 다만, 기공의 크기만으로는 원하는 모든 입자를 필터링 하기에는 충분치 않습니다. Jornitz6 et al.에 따르면, 기공의 사이즈뿐만 아니라 pH, 압력, 박테리아의 양, 액체 배지의 종류 등 다양한 요소 또한 필터링에 영향을 미친다는 사실을 보여줍니다. 하지만 이러한 여러가지 요소의 영향에도 cm2 당 필요한 수의 박테리아를 걸러낼 수 있다면 표기된 기공의 사이즈와는 별개로 그 필터의 성능은 유효하다고 볼 수 있습니다. Sterlitech의 제품은 필터의 원단에 따라 0.2micron과 0.22micron 두가지로 공급되지만, 박테리아 제거와 같은 멸균 목적으로 사용하시기 위해 필터를 찾고 계시다면, 두가지 모두 같은 성능을 가지고 있다는 점 참고해주세요^-^

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Reference

1. ASTM International. F838-05 Standard Test Method for Determining Bacterial Retention of Membrane Filters Utilized for Liquid Filtration (2005); https://www.astm.org/Standards/F838.htm. 

2. Cheryan, Munir. Ultrafiltration and Microfiltration Handbook. Boca Raton: CRC Press, Technology & Engineering. Jan 26, 1998. Print 

3. “Pharmaceutical Filtration: The Management of Organism Removal.” Parenteral Drug Association (PDA) Online Bookstore. Accessed online 28 May, 2014. https://store.pda.org/TableOfContents/Pharm_Filtration_Ch01.pdf 

4. Bowman, F.W., Calhoun, M.P., and White, M. “Microbiological Methods for Quality Control of Membrane Filters”, J. Pharm. Sci. 1967, 56: 222-225. 

5. Segers P, Vancanneyt M, Pot B et al. “Classification of Pseudomonas diminuta Leifson and Hugh 1954 and Pseudomonas Vesicularis Busing, Doll, and Freytag 1953 in Brevundimonas gen. nov. as Brevundimonas diminuta comb. nov. and Brevundimonas vesicularis comb. nov., respectively.” Int J Syst Bacteriol 1994; 44: 499–510. 

6. M.W. Jornitz, J.P. Agalloco, J.E. Akers, R.E. Madsen, and T.H. Meltzer “Filter integrity testing in liquid applications, revisited. Part II.” Pharmaceutical Technology, 2001, vol. 25, no. 11, pp. 24-35.