Facilitare la ricerca e lo sviluppo nei bioprocessi

Ottimizzazione dei bioprocessi: approfondimenti sui parametri chiave per prestazioni efficienti

Il tempo per sperimentare, studiare o commercializzare sta diventando sempre più importante per gli sviluppatori che utilizzano il bioprocesso.

Tempistiche più brevi, programmi di sviluppo più rapidi, nuove molecole e maggiori aspettative normative sono tutte sfide che i ricercatori devono affrontare al giorno d'oggi.

La comprensione dei processi è alla base dello sviluppo dei processi di oggi. Avere informazioni su come i diversi parametri critici di processo (CPP) interagiscono tra loro utilizzando tecnologie e soluzioni moderne è la chiave per migliorare l'efficienza dello sviluppo.

La selezione delle tecnologie e della strumentazione corrette per la ricerca e lo sviluppo per caratterizzare e monitorare i processi è fondamentale per il successo del futuro scale-up.

Le tecnologie di analisi dei processi, spettroscopia, di laboratorio e le soluzioni di pesatura industriale METTLER TOLEDO si adattano perfettamente alla ricerca e allo sviluppo dei bioprocessi.

I passaggi dallo sviluppo in piccoli contenitori, spesso trasparenti, a un volume di produzione rilevante in grandi recipienti in acciaio inossidabile presentano all'utente il compito di creare le stesse condizioni (o almeno simili) per le celle delle fabbriche.

Le condizioni di coltura (condizioni di crescita e componenti del terreno) possono essere sviluppate e ottimizzate in diversi bioreattori su piccola scala.

Il Design of Experiment (DOE) eseguito in corse parallele con diverse permutazioni di set consente di individuare rapidamente le condizioni ottimali di resa di fermentazione ed espressione. Una volta ottimizzati i parametri, il processo può essere scalato.

Ottimizzazione dei media

Con più di 50 componenti nei terreni di coltura, lo screening e lo studio di tutte le combinazioni per trovare la formulazione ideale sono laboriosi, costosi e dispendiosi in termini di tempo.

La scelta dei componenti e dei parametri, come la temperatura, la miscelazione e il pH, può influire in modo significativo sulla qualità dei terreni e sul mantenimento di una coltura cellulare coerente e performante.

Misurazioni accurate in linea e offline vengono eseguite durante l'ottimizzazione dei supporti.

Pertanto, la tecnologia analitica di processo (PAT) e la progettazione dell'esperimento (DoE) sono spesso necessarie per sviluppare un processo robusto e una formulazione ideale dei mezzi.

Elaborazione a monte

Lo sviluppo di una solida strategia di controllo si basa su una soluzione affidabile di monitoraggio della cultura in tempo reale.

Secondo l'iniziativa PAT, gli analizzatori di processo dovrebbero fornire informazioni multivariate relative al processo utilizzando misure non distruttive e non invasive.

Mentre i dispositivi di monitoraggio in linea per CPP come pH, ossigeno disciolto (DO o pO2), anidride carbonica disciolta (dCO2 o pCO2) e temperatura possono essere considerati la base delle misure di bioprocessi in tempo reale e sono ben consolidati, il monitoraggio di altre variabili come la densità delle celle, i substrati e i prodotti richiede analizzatori con caratteristiche particolari.

Inoltre, l'uso di moduli di pesatura intelligenti o bilance ad alta precisione sotto i serbatoi consente un ulteriore aspetto del monitoraggio delle condizioni. Gli avvisi attivi sui potenziali rischi ti aiutano a garantire il successo del processo.

Anche se fattori come le variazioni di temperatura o il degasaggio possono influenzare l'accuratezza della correlazione tra le misure online e offline, le misure di laboratorio offline sono metodi di riferimento inevitabili a scopo di osservazione e per il monitoraggio e la convalida dell'accuratezza dei modelli e degli analizzatori in linea/online.

Analisi, monitoraggio e controllo precisi per ottimizzare le operazioni di bioprocesso garantiscono una vitalità cellulare ottimale, una strategia affidabile di alimentazione di ossigeno e nutrienti e una produttività costante dallo sviluppo del processo alla scala di produzione completa.

Lavorazione a valle

Il successo di una pipeline di processo di lavorazione a valle (DSP) dipende dalla qualità del design terapeutico e del processo a monte, nonché da una cascata di strategie di separazione, purificazione e formulazione ben progettate e gestite.

Con la crescente pressione per aumentare la produttività e ridurre il costo delle merci, gli scienziati stanno sviluppando processi per consentire una regolamentazione e una commercializzazione più rapide delle biomolecole.

Stanno adottando nuove tecnologie come le tecnologie monouso per ridurre i costi finiti e semplificare il processo, le tecnologie analitiche di processo in linea per semplificare e integrare i dati analitici (principalmente pH, flusso, pressione e conducibilità), l'automazione dei processi basata sul peso e la modellazione dei processi per approfondire la comprensione e il controllo dei processi e ottenere una maggiore comprensione dei processi sui metodi di elaborazione continua.

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