Fabrication en continu d'antibiotiques de la famille des bêta-lactamines
Avec réaction enzymatique et cristallisation combinées
La cristallisation est généralement considérée comme une étape finale dans la production d'une espèce chimique souhaitée, en particulier si la pureté et la morphologie du produit sont importantes. Dans le présent travail, un procédé entier est amélioré en couplant la cristallisation à une réaction de synthèse, améliorant ainsi le rendement et la sélectivité du procédé. La recherche se concentre sur la synthèse enzymatiquement catalysée d'antibiotiques bêta-lactame, qui sont parmi les produits pharmaceutiques les plus consommés au niveau mondial. Outre le contrôle cinétique du système pour éviter l'hydrolyse, un autre moyen d'améliorer le rendement et la sélectivité du procédé consiste à combiner la synthèse de la cible avec la cristallisation, qui maintient la concentration de l'espèce cible à une faible valeur, réduisant ainsi efficacement le taux de réactions indésirables et stabilisant l'espèce de produit. L'exécution de ces étapes dans un récipient continu offre de nombreuses possibilités propres à la fabrication en continu, telles qu'un contrôle plus facile des procédés, une productivité plus élevée et l'élimination des variations d'un lot à l'autre.
Dans les travaux décrits dans cette présentation, un modèle de procédé a été développé pour une usine pilote comprenant un réacteur MSMPR-cristalliseur en couplant des modèles cinétiques de réaction et de cristallisation pertinents, éclairés par des technologies de procédé analytique (FBRM, ReactIR, PVM). Des simulations de processus ont ensuite été utilisées pour évaluer l'interaction entre les différents attributs du processus, tels que la productivité et la conversion des réactifs dans différentes conditions. Dans l'étape suivante, une installation pilote comprenant des réservoirs d'alimentation, un réacteur MSMPR-cristallisation, un séparateur et une unité de filtration a été construite pour la production continue de cristaux d'antibiotiques bêta-lactame avec un taux de production de 2-10 g/h. La séparation du biocatalyseur sur support solide et des cristallisations produites constitue un défi majeur spécifique à ce système. Le premier doit être conservé dans le système tandis que le second (produit de cristallisation) doit être éliminé.
À propos du présentateur
Martha Grover
École d'ingénierie chimique et biomoléculaire, Institut de technologie de Géorgie
Martha Grover est professeur à l'école d'ingénierie chimique et biomoléculaire de Georgia Tech et présidente associée des études supérieures. Elle est titulaire d'une licence en génie mécanique de l'université de l'Illinois, Urbana-Champaign, ainsi que d'une maîtrise et d'un doctorat en génie mécanique de Caltech. Elle a rejoint Georgia Tech en tant que professeur assistant en 2003. En 2011, elle a reçu le prix Outstanding Young Researcher Award de la division Computing and Systems Technology de l'AIChE et, en 2019, le prix Himmelblau Award for Innovations in Computer-Based Chemical Engineering Education. Son programme de recherche est consacré à la compréhension, à la modélisation et à l'ingénierie de l'auto-assemblage des atomes et des petites molécules pour créer des structures à plus grande échelle et des fonctionnalités complexes. Son approche s'inspire de l'ingénierie des systèmes intégrés, combinant la modélisation et les expériences dans des applications dominées par la cinétique, notamment le dépôt de surface, la croissance cristalline, l'ingénierie de la réaction des polymères et l'assemblage colloïdal.
