Modelado mecanístico de la filtración de flujo tangencial para guiar el desarrollo del proceso

La ultrafiltración (UF) y la diafiltración (DF) son operaciones unitarias clave para el desarrollo de bioprocesos que utilizan la filtración de flujo tangencial (TFF) para proporcionar un medio rápido, eficaz y económico de concentrar e intercambiar tampones de proteínas. Cada proteína que se somete al desarrollo de procesos TFF tiene propiedades biofísicas dependientes del tampón que requieren condiciones operativas únicas para un rendimiento TFF eficiente. Además, la aplicación del TFF puede verse limitada por la viscosidad de los principios activos farmacéuticos (API) que requieren formulaciones de alta concentración (> 150 g/L), lo que conlleva un desarrollo adicional del proceso.

Aquí presentamos un flujo de trabajo de modelado, realizado en las primeras fases de desarrollo de las operaciones unitarias de UF y DF, que nos permite conectar los componentes físicos y las propiedades de la solución de la sustancia farmacéutica (por ejemplo, la composición del tampón y la viscosidad de la solución) con los puntos de ajuste operativos del experimento. Utilizando el flujo de trabajo, podemos ejecutar un número mínimo de experimentos y utilizar estos resultados para simular cómo funcionará la filtración bajo una serie de puntos de ajuste.

Los resultados de las simulaciones se retroalimentan al diseño experimental para guiar el desarrollo posterior del proceso. La conexión de la biofísica de proteínas con el funcionamiento del TFF no sólo permite identificar rápidamente los puntos de ajuste operativos específicos de la molécula, sino que también minimiza el uso de material, garantiza el rendimiento del producto y la solidez del proceso, y puede informar otras decisiones de desarrollo como la selección de la membrana.