AI 요약
연세대학교 홍종광 교수는 바이오의약품 공정개발에서 경험과 평균값 중심의 스케일업을 보완하는 전산유체역학(CFD) 활용 전략을 제시했다. CFD를 통해 배양조 내부의 전단응력, 산소전달, 혼합 상태의 공간별 차이를 정량적으로 계산해 공정 이전과 디지털 트윈까지 연결하는 방식이다. 평균 P/V나 kLa만으로는 소형·대형 바이오리액터 간 환경 차이를 설명할 수 없어, CFD 기반 공간별 프로파일 유사성을 스케일링 기준으로 활용해야 한다고 강조했다.
핵심 포인트
- 50mL spin tube부터 1L Erlenmeyer flask까지 4종 용기 대상, 20~260rpm 범위에서 세포배양과 CFD 시뮬레이션 병행
- 260rpm 고회전 속도에서도 세포 생존 확인, 다만 교반탱크형 바이오리액터(STR)와는 다른 판단 필요
- 2L STR(150rpm) → 10L STR(113rpm) 스케일업 시 평균 P/V는 일치했으나 혼합시간 등 다른 지표는 차이 발생
- STR과 요동식 바이오리액터 간 공정 이전 시 체적당 동력소산(PDV)·전단응력·혼합시간을 함께 제약조건으로 적용
향후 전망
- CFD가 배양조 내부 흐름 시각화 도구를 넘어 공정개발·공정 이전의 의사결정 도구로 활용 범위 확대
- 유전자·세포치료제 등 새로운 모달리티에서 스케일업 경험 부족을 CFD 같은 기계론적 모델로 보완