一次性仪表,特别是新pH传感器为上游和下游应用程序而设计的,是帮助制造商发展为创建更大的各种各样的小批量生产套件具有高度针对性的药物。

生命科学制造商已经将领先的测量和自动化技术,确保药品质量和药品他们带给市场。,因为生命科学行业和相关产品发展在许多方面,它仍然是重要的制造商和原始设备制造商评估更新测量和自动化技术来满足新的需求。

在大多数行业,扩大是前进道路获得生产效率,与大型批量大小和大批量的生产设备。一直这样对许多生命科学业务。但有几个技术和市场力量迫使更小、更灵活的生产方法。设计师和工程师正在寻找新的仪器来满足这些需求。

工业运动向“个性化药物,特别是生物制剂,通常针对特定人口段,结合现代一次性仪表的运营效益,是一次性的关键趋势有利于实现方法。本文描述了这些趋势和显示了一次性仪器是如何支持这些以及其他生命科学的进步。

个性化生产

虽然大多数药物都是化学合成,有点像食谱后,越来越多的类别称为生物制品,目前约占整个药品市场的三分之一。生物制品,也被称为生物制剂,是复杂的混合物。

这些药物可以孤立的从自然资源,或者他们可能产生的生物技术方法。他们因此对热敏感和污染,所以小心控制无菌生产是至关重要的。生物制剂是生物医学的前沿技术和一般研究治疗特定癌症或痴呆。

由于专注于创建不同的药物更多的人口规模有限,制造商必须更加灵活和模块化的生产方法。小批量大小频繁改变的要求适合的设备,而相应的开销成本上涨的更频繁的清洁和操作员干预。测量和控制的实现必须同样适用。

许多加工工业喜欢连续性生产的效率,和一些生命科学制造商现在实施的部分小生产套件使用这种方法。

上游的部分往往是批处理过程,但下游完成部分可以是连续的。分批和连续处理相对较小的生产运行相关的个性化药物,制造商需要实践,能力,和具有成本效益的自动化和仪表解决方案。

一次性在上升

在过去的二十年里,生命科学处理行业发生了转向一次性技术(SUT)的生产方法。SUT更依赖一次性元素,而不是永久安装后必须清洁项目每个批处理运行现场或通过移除和重新安装,是否有问题在这两种情况下。一些例子:

• 一次性生物反应器袋而不是生物反应器容器。
• 加工设备,过滤器和色谱打滑等合并各种一次性技术。
• 一次性仪器能压力、pH值和溶解氧(做)计量每个批处理运行后会被丢弃。

推动一次性仪器的一个主要因素是消除传感器灭菌过程。传统的固定的制造方法使用不锈钢容器和管道消毒需要大量的努力和牺牲。仪器传感器通常需要删除这些程序,以避免损坏,然后自己消毒和校准。这特别的pH传感器,通常不能清理现场。测量pH值用于药品生产尤为重要,然而很难当新的、更具挑战性,介绍了环境条件。

推进一次性pH值传感

一些早期一次性pH值技术无法与传统的建立性能版本由于以下几个原因。他们是用来消毒的伽马辐射影响生物反应器袋,他们经验丰富的高漂移,使他们不适合长生产运行。

用于低压和低流量生物反应器包条件下,几个进步要克服这些问题一次性pH值测量一个现实的和首选的方法(图2):

• 精确构造zero-leak连接器形式允许传感器被存储在一个收回和湿位置,然后扩展接触媒体生产之前启动的过程。
• 专门研制的磷酸盐缓冲,保持稳定甚至γ辐照后,提供了一个长两年的保质期,甚至使一个点校准,而传感器是在存储部署。

这些创新导致传感器能够承受30磅每平方英寸计(0到2条)的压力,而操作的39 104 DegF(4 - 40摄氏度)。虽然这些规范范围内的典型SUT生物反应器袋,更大的功能是需要使用pH值为内联管道测量传感器,通常是传统设备的域使用不锈钢设备。

内联一次性pH值

内联一次性pH值仪器需要全部或大部分下游流程如色谱法、过滤、净化打滑和系统。这些过程引入额外要求仪器高和/或相关变量压力,流量,温度,振动环境。是很困难的对于任何传感器,尤其是pH值,提供一个稳定的信号,面对这些条件。

工业采取一次性pH值测量在这些内联流通型处理环境中,额外的传感器进步需要满足更高的性能期望而建立在当前的成功和成熟的技术。解决这个问题花了大量的研究和开发工作的团队和多年的经验。也是必要的开发流和压力实验室正确评估技术能够满足需求(图3)。

压力被发现与pH传感器的一个关键问题,因为不同的压力变化的条件参考结,进而导致测量pH值不同,引入一个错误从实际博士两个专利的改进解决这个问题(图3)。

首先是创建一个高粘度凝胶电解质(1)作为参考。由电解质盐、缓冲系统调节凝胶的pH值,和聚合物胶凝剂,生成的凝胶也不降低γ辐照下。第二是设计一个对加压前参考室操作(2)。对于一个合适的货架寿命,参考室存储在减压状态。

凝胶和增压创建一个一次性酸碱传感器提供内无法保证精准0.1——即使在改变工艺条件(图4)。

一致的和持续扩散的参考氯化钾到流程供参考电极的稳定至关重要,但图4显示了外部压力如何变化在传感器波动干扰这一行动和结果。当一个粘性参考电解质和电极加压约60 psi合并,图4 b反映良好的测量性能以最小的对压力和流量变化的敏感性。

现在一次性pH传感器为内联处理设备设计使用使制造商意识到一次性在更多的应用程序的好处。他们节省清洁和消毒操作,因为他们不需要处理和保护仪器。减少需要持续工啄设备校准也是一个有价值的优势。

一次性pH值仪器支持生命科学生产的趋势

一次性使用的方法和工具已经用于许多生命科学生产应用程序。随着新药越来越专业,特别是生物制剂,一次性技术变得更加的制造过程的一部分。在制造业一流一次性仪表支持这一转变。

关于作者

本Arriola爱默生的全球业务发展领袖生命科学仪器。在这个角色,他的重点是帮助爱默生推出新一代的分析和测量一次性工具。本作品与爱默生的爱默生自动化软件和控制设备业务单位帮助行业实现内联的视觉监控和实时释放生物制药的疗法。他是哲学的积极成员,BioPhorum,和他拥有一个工程,一个商业学位,来自明尼苏达大学的。

你们林目前主要化学家爱默生,专门从事下一代生物的发展,液体,气体,和燃烧传感器,燃料电池,电池,膜和催化剂。与一个坚实的背景在化学工程、电化学和材料科学,你们林带来了超过15年的广泛的研究经验从大学、国家实验室、工业。化学和化学工程博士学位,你们林领域做出了卓越贡献,包括9个美国专利,44出版物在权威杂志上,和一个令人印象深刻的引文数超过3300。

所有数据由艾默生提供

引用

1. Gamma-Irradiation-Compatible参考凝胶、美国专利申请出版我们0205946,罗斯蒙特公司
2. 高压一次性电化学分析传感器、美国专利申请公布美国0373502,罗斯蒙特公司