Procesna analitična tehnologija (PAT) za bioprocese

Izboljšanje kakovosti z natančno procesno analitiko in optimizacijo procesov

Analitične metode se uporabljajo skoraj univerzalno v bioprocesnih aplikacijah , kot so biofarmacevtski razvoj, proizvodnja encimov ali aminokislin in druge aplikacije, kjer je dosledno spremljanje in nadzor kakovosti izdelkov bistvenega pomena.

Običajno so znanstveniki zbrali vzorce na koncu vsake serije in jih analizirali v laboratoriju za nadzor kakovosti (QC), stran od procesa, preden so se odločili o sprejetju, zavrnitvi ali ponovni obdelavi izdelka.

Natančna procesna analitika in optimizacija procesov

Z uvedbo okvira procesne analitične tehnologije (PAT) FDA leta 2004 se orodja za procesno analitiko nenehno razvijajo.

Bioprocesna industrija se premika k uporabi procesne analitike za analizo surovin in končnih izdelkov ter za spremljanje in nadzor bioprocesov.

Natančna analitika, spremljanje in nadzor za optimizacijo bioprocesnih operacij zagotavljajo idealno sposobnost preživetja celic, strategije hranjenja s kisikom, ogljikovim dioksidom in hranili, korektivne ukrepe in dosledno produktivnost od razvoja procesa do celotnega proizvodnega obsega.

Z več kot 60-letnimi izkušnjami kot vodilni na področju procesne analitike in laboratorijskih instrumentov METTLER TOLEDO razume, da so zanesljivi instrumenti ključnega pomena za zaupanja vredno spremljanje bioprocesov, ki vodi k povečanju donosa in produktivnosti.

Okvir PAT

Zamisel okvira PAT je, da dobro razumljen proces vodi do vnaprej določene kakovosti končnega izdelka , ki zmanjšuje regulativne pomisleke in povečuje učinkovitost procesa v najkrajšem času z najmanjšimi operativnimi stroški.

Pri PAT je kakovost vgrajena v zasnovo procesa in ni preizkušena v izdelkih. Tako PAT odpira vrata strategijam kakovosti z oblikovanjem (QbD) in utira pot do načel vitke proizvodnje.

Raziskovalci identificirajo in pojasnjujejo vire variabilnosti, proces upravlja variabilnost, znanstveniki pa lahko natančno in zanesljivo napovedujejo kakovost izdelka v oblikovalskem prostoru, kritičnih procesnih parametrih (CPP) in proizvodnih pogojih.

Ko znanstveniki uporabljajo analitične metode za razvoj biofarmacevtskih izdelkov ali proizvodnjo encimov in aminokislin, morajo tudi zagotoviti, da se pogoji dosledno spremljajo, tako da izdelki izpolnjujejo stroge regulativne zahteve za končne molekule, da podedujejo vitalne lastnosti, kot so čistost, identiteta, varnost in moč.

Razumevanje ogrodja PAT

Da bi razumeli pomen PAT v biotehnologiji, je najprej nujno razumeti obstoječe vrste analitičnih procesov:

Nadzor brez povezave

Meritve brez povezave zahtevajo odvzem vzorca, ki se odnese v laboratorij za analizo.

Na linijskih meritvah

Meritve na liniji so ob strani procesa, vendar niso neposredno integrirane. Vzorec je treba aktivno odstraniti in dostaviti analitski metodi.

Linijska analiza

In-Line analiza uporablja senzorje, nameščene v procesni posodi, za izvajanje meritev na kraju samem.

Spletni nadzor

Spletni senzorji so nameščeni na stranskem toku procesa in se neprekinjeno merijo.

Ker so zgrajeni na obvodu, bo prišlo do zamude pri poročanju o meritvah v primerjavi s linijo.

PAT za kakovost vode

V biotehnologiji je voda večnamenski vir.

Uporablja se kot surovina, topilo, sestavina, reagent in čistilno sredstvo, proizvaja pa se v različnih "čistih" oblikah.

Široka paleta vodnih vrst in vodnih sistemov pomeni, da njihova proizvodnja postaja vse bolj specializiran proces in zahteva zelo zanesljive instrumente.

Spletno merjenje skupnega organskega ogljika (TOC),oksidacijskega redukcijskega potenciala (ORP) in prevodnosti je bistvenega pomena za stalno in zanesljivo zagotavljanje kakovosti vode.

Natančne količine hranil v mediju so predpogoj za optimalno rast in izražanje izdelkov.

Pri razvoju medija raziskovalci običajno testirajo več kombinacij aminokislin, glukoze in ionov, pa tudi druge dodatke, kot so serumski izvlečki, tkivni izvlečki ali hidrolizati, rastni faktorji, hormoni, nosilne beljakovine, kot so albumin in transferin, lipidi, kovine, vitamini, poliamini in reduktorji.

Število možnih kombinacij je skoraj neskončno in različne sestavine pogosto medsebojno delujejo.

Optimizacija medijev zahteva veliko truda, časa in stroškov. Optimalnega rastnega medija ni mogoče oblikovati s preprostim naključnim preizkušanjem poljubnih kombinacij sestavin.

Optimizacija in priprava medijev se dojemata kot preproste operacije; vendar pa lahko ključni parametri, kot so temperatura, čas mešanja in pH , pomembno vplivajo na medije in lahko ohranijo konsistenco in zmogljivost celičnega metabolizma.

PAT je pogosto potreben za razvoj robustnega procesa.

Z ReactIR in ReactRaman lahko količinsko določite koncentracijo kritičnih sestavin med pripravo medija in spremljate ključne sestavine med raztapljanjem in pri različnih pH in temperaturnih pogojih.

Te rezultate je mogoče potrditi brez povezave s spektrometrijo HPLC ali UV-Vis.

Z in-line analizo delcev lahko spremljate hitrost in stopnjo spremembe števila delcev in velikosti raztapljanja suhega prahu in medija, medtem ko imate z EasyMaxom na voljo preprosto in robustno platformo za razvoj procesov, kjer lahko nadzorujete in natančno dokumentirate vpliv procesnih parametrov, kot so pH, odmerjanje, prevodnost, oksidacijsko-redukcijski potencial (ORP) ali raztopljeni kisik na vašem novem mediju.

pH je eden najbolj kritičnih parametrov za gojene celice in ga je treba skrbno nadzorovati , da se ohrani rast celic.

pH elektrode InLab® Max Pro ISM so idealne za merjenje pH med pripravo in optimizacijo celične kulture in fermentacijskih medijev.

Za večje obsege ali in-line spremljanje InPro pH in ORP elektrode zagotavljajo zanesljive in ponovljive meritve med pripravo medija, medtem ko sonde za prevodnost v visokem območju kažejo popolno raztapljanje sestavin. Na platformah za enkratno uporabo senzorji InSUS zagotavljajo enako zanesljivo spremljanje v liniji.

Spodnji vodnik za proizvodnjo METTLER TOLEDO pojasnjuje biofarmacevtsko proizvodnjo v komercialnem obsegu in zajema vlogo analitike in tehtanja pri razumevanju ključnih parametrov v zgornjih in nadaljnjih procesnih korakih.

Vodnik za proizvodnjo biofarmacevtskih izdelkov

Vodnik za biofarmacevtsko proizvodnjo obravnava pomen analitike in tehtanja, povezanega z:

Priprava medijev in pufra
Študije razvoja, karakterizacije in razširitve procesov
Komercialna fermentacija in celične kulture
Ločevanje, žetev in čiščenje
Čiščenje in biokonjugacija
Formulacija, polnjenje in končna obdelava

PAT v zgornji obdelavi (USP)

Glavne spremenljivke, ki vplivajo na bioproces, so temperatura, pH, raztopljeni kisik (DO), ogljikov dioksid, biomasa, glukoza in laktat ter drugi metaboliti.

Vsaka od teh spremenljivk igra ključno vlogo v bioreaktorju pri optimizaciji celične proizvodnje velikih molekul, polimerov, oligomerov in majhnih molekul.

In-line senzorji družine InPro (format za večkratno uporabo, toplotno sterilizacij) in družine InSUS (format za enkratno uporabo, sterilizacija z obsevanjem) so zasnovani za zanesljive in natančne meritve v teh aplikacijah.

Medtem ko je linijsko spremljanje temperature, pH, ORP, DO in CO2 v bioreaktorju že leta industrijski standard, je treba neposredno merjenje gostote celic in sposobnosti preživetja z uporabo sond še izboljšati.

Čeprav obstajajo raztopine za mikrobno fermentacijo, se merjenje sposobnosti preživetja celic za celične kulture še vedno izvaja predvsem z vzorčenjem in štetjem.

Skupni analitični pristopi za raziskovanje profila hranil medija vključujejo metode brez povezave, kot sokromatografija ali encimski kvantifikacijski testi, medtem ko zdaj obstajajo tudi inline senzorji glukoze in laktata za enkratno uporabo, ki temeljijo na slednjih tehnologijah.

Raziskave pa razvijajo metode za merjenje glukoze in metabolitov v liniji z uporabo Ramanove spektroskopije ali drugih tehnologij infrardeče spektroskopije, kot je infrardeča spektroskopija s Fourierjevo transformacijo (FTIR).

Ti senzorji so dragoceni, saj se lahko uporabljajo neprekinjeno in nimajo nobenih kemičnih interakcij z analiti.

Natančna analitika, spremljanje in nadzor za optimizacijo bioprocesnih operacij zagotavljajo optimalno sposobnost preživetja celic, dosledno strategijo hranjenja s kisikom in hranili ter dosledno produktivnost od razvoja procesa do celotnega obsega proizvodnje.

PAT v nadaljnji obdelavi (DSP)

Najpomembnejši cilji nadaljnje obdelave (DSP) so predelava končnega izdelka in zmanjšanje nečistoč na raven, ki je sprejeta in skladna z regulativnimi merili kakovosti.

Če je mogoče, bi bilo treba nečistoče spremljati po vsaki nadaljnji fazi predelave ali postopku enote ali vsaj po korakih, katerih cilj je zmanjšanje specifičnih onesnaževal.

Z in-line ali spletnim spremljanjem, ki se uporablja na vsakem kritičnem koraku nadaljnje obdelave, bi PAT imel resničen vpliv na bioprocese, tako da bi bilo mogoče nečistoče hitro spremljati in da bo na voljo čas za pravilno prilagoditev zadevnega koraka DSP pred začetkom naslednjega koraka obdelave.

Meritve z uporabo FTIR, UV-Vis in Ramanove spektrometrije ter meritev tlaka, pretoka, pH, prevodnosti in motnosti lahko nadomestijo običajne analize brez povezave in pomagajo spremljati nadaljnje korake obdelave , kot so žetev, centrifugiranje in filtracija, primarno zajemanje, izmenjava pufra, povečana koncentracija, čiščenje, biokonjugacija in Formulacija.

Senzorji tlaka in pretoka, krmilni sistemi in programska oprema za merjenje, spremljanje in zbiranje podatkov zagotavljajo učinkovitost tudi v nadaljnjih procesih.

Rešitve METTLER TOLEDO za bioprocese

Analitični senzorji za bioreaktorje

Dynochem Biologics

Fit-for-purpose simulation software to support bioprocessing upstream and downstream unit operations...

AutoChem

Karakterizacija delcev, analiza reakcij, reakcijski kalorimetri, laboratorijski reaktorji, analiza d...

CytoDirect automated cell counting used in the biolab under the hood

Cell Analysis

METTLER TOLEDO now offers CytoDirect, an automated stain-free cell counter, ensuring a consistent nu...

Industrijske tehtnice in tehtnice za vsakdanjo uporabo

Tehtnice in sistemi za industrijsko tehtanje

Namizne tehtnice, prenosne tehtnice, talne tehtnice, števne tehtnice in tehtnice za mešanje, termina...

Uporabna dokumentacija. Vodnik za proizvodnjo biofarmacevtskih izdelkov

Biofarmacevtska proizvodnja v komercialnem obsegu zahteva sposobnost videnja, razumevanja in sprejemanja hitrih odločitev o kritičnih procesnih parametrih. Ta vodnik obravnava vlogo analitike in tehtanja pri razumevanju teh parametrov v zgornjem in nadaljnjem procesnem koraku.

Ta priročnik obravnava, kako prava orodja za spremljanje in razumevanje vašega biološkega procesa, od razvoja procesov do proizvodnje v polnem obsegu, pomagajo optimizirati produktivnost in hkrati zmanjšati čas do trga.

Vodnik za biofarmacevtsko proizvodnjo obravnava pomen analitike in tehtanja , povezanega z:

Priprava medijev in pufra
Študije razvoja, karakterizacije in razširitve procesov
Komercialna fermentacija in celične kulture
Ločevanje, žetev in čiščenje
Čiščenje in biokonjugacija
Formulacija, polnjenje in končna obdelava

Kalibracija, kvalifikacija in vzdrževanje vaših rešitev

Servis METTLER TOLEDO je vaša enotna kontaktna točka za vse vaše potrebe po servisiranju tehtnic, tehtnicah in servisnih napravah za pregled. Od namestitve in začetne kalibracije do preventivnega vzdrževanja in pravočasnih nadgradenj zagotavljamo nemoteno in učinkovito delovanje

Doseganje in ohranjanje skladnosti z doslednimi postopki ter upoštevanje lokalnih in globalnih predpisov in standardov, kot so:

ISO 17025

EURAMET

USP, GLP and GMP

NIST Handbook 44 and OIML

Measuring Instruments Directive (MID)

Zagotovite popoln začetek in stalno, brezskrbno uporabo s takojšnjimi in dolgoročnimi koristmi:

Assurance that the equipment is fit for use

Cost-savings through manufacturer's qualification services

Confidence that the equipment meets process requirements

Identification of needed calibration and maintenance

Vnaprej načrtujte redno vzdrževanje, ki vam zagotavlja popolno zaupanje, da vaša oprema doseže:

Consistent, accurate results

Safe and reliable operation

Optimal performance possible

A longer equipment lifespan, resulting in a higher ROI

Predlogi iskanja

Procesna analitična tehnologija (PAT) za bioprocese

Izboljšanje kakovosti z natančno procesno analitiko in optimizacijo procesov

Okvir PAT