단백질 혼합물이 구슬로 채워진 컬럼을 통과합니다. 일부 단백질은 구슬에 달라붙고, 다른 단백질은 통과합니다. 조건을 변경하면 달라붙은 단백질이 하나씩 분리됩니다. 이것이 바로 생물학적 분자를 분리하고 정제하는 기술인 크로마토그래피입니다. 크로마토그래피는 바이오 제조의 후처리 과정에서 핵심적인 역할을 합니다.

원리는 간단합니다. 분자들은 고정상(구슬)과 이동상(흐르는 액체)에 대해 서로 다른 친화력을 가지고 있습니다. 이러한 친화력 차이로 인해 분자들이 서로 다른 속도로 움직여 분리됩니다. 이 기술에는 여러 가지 형태가 있습니다. 이온 교환 크로마토그래피는 분자의 전하를 이용하여 분리하고, 크기 배제 크로마토그래피는 분자의 크기를 이용하여 분리합니다. 친화성 크로마토그래피는 항체가 표적에 결합하는 것과 같은 특정 결합 상호작용을 이용하고, 소수성 상호작용 크로마토그래피는 소수성을 이용하여 분리합니다.

크로마토그래피는 생명공학 분야 전반에 걸쳐 사용됩니다. 인슐린, 단클론 항체, 백신을 정제하는 데 사용되고, 혈액 샘플에서 약물과 대사 산물을 분석하며, DNA 조각을 분리하여 염기서열을 분석하는 데에도 사용됩니다. 크로마토그래피는 분석 화학 및 공정 개발의 핵심적인 도구입니다.

가장 큰 과제는 규모의 경제입니다. 실험실에서 효과적인 컬럼이 공장에서는 효과적이지 않을 수 있습니다. 비드, 유속, 압력, 완충액 모두 최적화해야 합니다. 단일 정제 공정에 몇 시간이 걸리고 수천 달러의 비용이 들 수 있습니다. 하지만 그만한 노력을 들일 가치가 있는 것은 바로 순수한 원료를 얻는 것입니다.