Wykryj agregację, jeszcze zanim dojdzie do spadku wydajności i jakości produktu
Uzyskaj w czasie rzeczywistym informacje o stężeniu i agregacji białek podczas procesów UF/DF. Monitorowanie inline z wykorzystaniem spektroskopii Ramana umożliwia podejmowanie decyzji dotyczących oczyszczania już w trakcie trwania procesu i pozwala uniknąć podejmowania działań naprawczych na późniejszych etapach.
Gdzie proces UF/DF marnuje czas (i traci wydajność)
Ultrafiltracja/diafiltracja (UF/DF) to jeden z najbardziej dynamicznych etapów w końcowej fazie bioprocesów. Etap ten jest zazwyczaj realizowany po oczyszczaniuchromatograficznym, a bezpośrednio przed końcową formulacją oraz procesem napełniania i pakowania (fill–finish), dlatego jest to ostatnia okazja do skorygowania stężenia, składu buforu oraz ograniczenia ryzyka agregacji przed ostatecznym zatwierdzeniem preparatu.
Stężenie białek, skład buforu oraz podatność na agregację mogą zmieniać się bardzo szybko, mimo to większość strategii monitorowania i kontroli procesu nadal opiera się na wykonywanych z opóźnieniem analizach ekstrakcyjnych. Podczas procesów UF/DF białka narażone są na wysokie stężenia lokalne, siły ścinające oraz szybką wymianę buforu, co znacząco zwiększa ryzyko agregacji na etapie, na którym wartość materiału jest najwyższa.
W miarę zwiększania intensywności procesów na etapie wstępnym, okna oczyszczania w procesach na etapie końcowym ulegają zawężeniu. Oczekiwanie na wyniki analizy wykonywanej poza instalacją procesową (off-line) oznacza:
- Wykrywanie problemów z agregacją już po utracie wydajności
- Niepotrzebne przerywanie procesów UF/DF
- Podejmowanie działań naprawczych zbyt późno, by były skuteczne
Skutkuje to brakiem spójności procesów na etapie końcowym, wydłużeniem czasu cyklu oraz zwiększonym ryzykiem dla jakości produktu. Ponieważ proces UF/DF zachodzi w późnej fazie etapu końcowego, agregacja wykryta po jego zakończeniu często prowadzi do nieodwracalnej utraty wydajności, konieczności powtórzenia procedur lub odrzucenia partii, zamiast prostej korekty parametrów.
Monitorowanie stanu oczyszczania, nie tylko stanu systemu
Konwencjonalne pomiary w czasie rzeczywistym podczas procesów UF/DF nie zawierają informacji o postępie agregacji, ani o całkowitym zakończeniu wymiany buforu. Informacje te są dostępne jedynie dzięki analizom wykonywanym poza instalacją bioprocesową (offline), nie w czasie rzeczywistym. Analiza inline wykonywana z użyciem metody spektroskopii Ramana to technologia analizy procesu (PAT), która dzięki integracji ze ścieżką przepływu UF/DF, umożliwia ciągły, niewymagający pobierania próbek wgląd w proces oczyszczania w czasie rzeczywistym.
Zamiast wnioskować o stanie procesu wyłącznie na podstawie ciśnienia, przepływu lub objętości, zespoły zyskują bezpośredni dostęp do informacji dotyczących:
- Ewolucji stężenia białka podczas ultrafiltracji (UF) oraz stężenie końcowe
- Postępu wymiany buforu podczas diafiltracji (DF)
- Sygnatur widmowych powiązanych z procesami agregacji
To rozróżnienie jest kluczowe, ponieważ podczas procesów UF/DF atrybuty jakości produktu zmieniają się niezależnie od stabilności hydraulicznej.
Analityka dostosowana do szybkości procesów na etapie downstream
Monitorowanie za pomocą spektroskopii ramanowskiej jest realizowane z wykorzystaniem przepływowejarmatury ramanowskiej przeznaczonej specjalnie do układu oczyszczania na etapie downstream.
Taka konfiguracja umożliwia:
- Wykonywanie pomiarów niskobjętościowych strumieni o niskim stopniu mętności w procesach UF/DF
- Zachowanie sterylności dzięki zastosowaniu komór przepływowych wielorazowego lub jednorazowego użytku
- Integrację w środowiskach badawczo-rozwojowych z perspektywą wdrożenia w produkcji zgodnej z cGMP
Dzięki wykonywaniu analizy bezpośrednio w ścieżce przepływu, system ten dostosowuje się do ograniczeń szybkości i objętości stosowanych obecnie w procesach na etapie downstream (DSP).
Reagowanie, zanim agregacja doprowadzi do strat
Wgląd w procesy UF/DF na etapie downstream umożliwia wcześniejsze podejmowanie decyzji. Jeśli podczas pracy układu pojawią się sygnatury widmowe wskazujące na agregację, zespoły mogą korygować tempo wprowadzania zmian stężenia, modyfikować proces wymiany buforu podczas diafiltracji lub wstrzymać proces przed osiągnięciem stężenia końcowego. Alternatywą jest późniejsze wykrycie problemu za pomocą metod analitycznych offline, takich jak chromatografia wykluczania (SEC).
Dzięki wdrożeniu wszechstronnej technologii PAT, która zapewnia bardzo szczegółowy wgląd w analizę wielu składników w czasie rzeczywistym, zespoły nie muszą już czekać aż do zakończenia procesu, aby dowiedzieć się, co się wydarzyło. Mogą natomiast:
- Wykrywać wczesne trendy agregacji, gdy przebieg procesu UF/DF jest jeszcze możliwy do poprawienia, co pozwala na podejmowanie działań naprawczych, zanim wydajność lub jakość zostaną nieodwracalnie naruszone
- Dostosowywać warunki robocze w trakcie trwania procesu
- Unikać niepotrzebnych przerw w procesie
- Skracać cykle rozwojowe poprzez ograniczenie konieczności wykonywania przeróbek i powtarzania procedur
Jakie korzyści można uzyskać dzięki monitorowaniu inline procesów UF/DF?
Zespoły stosujące spektroskopię ramanowską inline podczas procesów UF/DF mogą udokumentować wymierne korzyści uzyskiwane na etapie końcowym, obejmujące między innymi:
- Skrócenie czasu cyklu procesów UF/DF dzięki wyeliminowaniu okresów oczekiwania na wyniki analiz
- Mniejsze straty produktu dzięki wcześniejszemu wykrywaniu agregacji
- Bardziej powtarzalną jakości partii w produkcji biopodobnych produktów leczniczych
- Mniejszą liczbę czynności wykonywanych ręcznie oraz rzadszą konieczność wprowadzania korekt po zakończeniu procesu
- Przyspieszenie przebiegu procesów na etapie końcowym dzięki ich lepszemu zrozumieniu wspieranemu przez technologię PAT
Poza zagwarantowaniem odpowiedniej wydajności, wcześniejszy wgląd w proces agregacji zmniejsza ryzyko pogorszenia właściwości produktów biofarmaceutycznych zależnych bezpośrednio od poziomu agregatów takich jak skuteczność substancji czynnej, jej profil farmakokinetyczny, ryzyko immunogenności i akceptowalność regulacyjną. Korzyści te kumulują się w kolejnych kampaniach produkcyjnych, przekładając się na obniżenie kosztów wytwarzania i przyspieszenie wprowadzania produktu na rynek.
Monitorowanie procesów UF/DF w czasie rzeczywistym w firmie Alvotech
W ramach badania przebiegu etapu końcowego firma Alvotech zastosowała spektroskopię ramanowską inline do monitorowania w czasie rzeczywistym oczyszczania białek podczas procesów UF/DF. Celem było nie tylko obserwowanie przebiegu procesu, ale także ustalenie, czy ryzyko agregacji podczas procesu UF/DF można zidentyfikować na tyle wcześnie, że możliwe będzie podejmowanie decyzji w czasie rzeczywistym.
Takie podejście umożliwiło wdrożenie procedur umożliwiających podejmowanie decyzji w czasie rzeczywistym na podstawie:
- Śledzenia w czasie rzeczywistym zmian stężenia i innych parametrów procesu
- Wykrywania sygnatur widmowych powiązanych z agregacją
- Opracowanych modeli predykcyjnych łączących spektroskopię ramanowską inline z istniejącymi wzorcami analitycznymi
Poza wynikami analitycznymi, wdrożenie to pokazało, w jaki sposób spektroskopia ramanowska inline może zmienić dynamikę przebiegu procesów na etapie downstream, poprawiając ich spójność i umożliwiając podejmowanie szybszych, lepiej umotywowanych decyzji dotyczących procesu oczyszczania, przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniej jakości produktu.
Dlaczego Endress+Hauser?
Endress+Hauser wspiera zespoły zajmujące się bioprocesami na etapie downstream oraz technologią PAT począwszy od fazy zrozumienia procesu, przez opracowanie modeli, aż po ich wdrożenie, pomagając w zastosowaniu spektroskopii ramanowskiej do podejmowania decyzji w obszarze procesów UF/DF.
Głównym przedmiotem zainteresowania nie jest tylko sama aparatura, ale również wcześniejsze reagowanie na negatywne zjawiska, stabilizacja wydajności oraz budowanie bardziej odpornych procesów na etapie downstream w produkcji biofarmaceutycznej.
Zapewnij wgląd w operacje downstream w czasie rzeczywistym
W e-booku opisano, w jaki sposób przepływowy układ ramanowski umożliwia prowadzenie pomiarów inline w czasie rzeczywistym na etapie downstream, bezpośrednio w strumieniach procesowych . Dowiedz się, w jaki sposób ciągłe monitorowanie stężenia i składu wspiera szybsze zrozumienie procesu, podejmowanie lepiej umotywowanych decyzji oraz lepszą kontrolę operacji jednostkowych w procesach końcowych — bez polegania wyłącznie na analizach offline dostarczanych ze zwłoką.
E-book zawiera następujące informacje:
- W jakich procesach na etapach końcowych pomiar inline metodą spektroskopii Ramana daje najwięcej korzyści
- W jaki sposób monitorowane w czasie rzeczywistym trendy dotyczące stężenia i składu umożliwiają podejmowanie właściwych decyzji w odpowiednim czasie
- Dlaczego przepływowy pomiar mikroobjętościowy sprawdza się w zarówno na etapie prac rozwojowych i w procesach na większą skalę
- W jaki sposób zespoły ograniczają opóźnienia występujące podczas wykonywania analiz, zapewniając jednocześnie lepsze zrozumienie i odporność procesu
