培养基和缓冲液制备中的在线分析与称重方案

细胞培养基是维持细胞正常代谢及稳定表达产物的保障。不同细胞株和克隆对营养成分的需求各不相同。工艺开发、放大生产中培养基配制的质量对抗体表达量、工艺控制以及抗体质量研究和控制至关重要。

缓冲液在生物制药下游工艺过程中发挥着重要作用，包括收获、色谱/层析、病毒灭活、超滤/透析、制剂和灌装等。缓冲液可以在一定范围内保持pH值的温度，从而保护活性成分免受pH值极端变化的影响，从而避免损坏最 终产物。正确、高效地制备缓冲液可确保高质量与有效的最 终产物。

批量模式的培养基和缓冲液制备

制备培养基和缓冲液的传统方法为批量模式，即：手动称量目标溶液的各个组分，然后加到一起配置而成。这种批次配置的模式需要使用不同量程和分辨率的秤，以确保在添加各组分之前能正确称量每种组分。广泛基于称重的培养基和缓冲液制备过程与称重分析测量相结合，可帮助提高溶液制备质量和效率，并在应用到下游分离和纯化过程中保障下游工艺的一致性。

不同规模的培养基和缓冲液组分添加

培养基和缓冲液制备面临的主要挑战之一是需要不同的容量测量设备。进行大容量测量的一种有效方法是将料罐安装在称重模块上。称重模块可以直接在容器下进行测量，无需单独的秤，这些称重模块可用于低量程和高量程系统。对于较小的容器和移动混合罐，平台秤可能是最合适的解决方案。这些大量程系统可以与更小、精度更高的秤相结合，构成管理溶液制备过程所需的组合方案。

纯化的分析控制

通常，缓冲液质量和其他属性是配制完成后进行测量而不是在配制过程中进行实时测量。在线原位ATR-FTIR红外光谱仪可同时直接观测多种组分的水性溶解与原位定量浓度，无需取样或采用离线终点判断。原位颗粒体系表征遵循介质组分的溶解动力学，并为方法开发提供参考，特别是对于具有挑战性的疏水性组分，如色氨酸或各种表面活性剂。颗粒和光谱PAT可与称重模块质量流量和生物物理传感器相结合，用于指示工艺属性，如制备时间或循环次数，特别是使用点制备。pH、电导率、颗粒溶解或沉淀以及原位浓度和成分会对产品回收、纯化和后续处理造成不利影响，尤其是与预期制备过程存在偏差时。可在进行任何终点分析之前，通过光谱法和实时方式验证表面活性剂与低溶解度赋形剂等原位组分的浓度。

纯化仅在最适pH条件下具有良好的重现性。因此，应连续监测pH值、电导率和关键组分的原位浓度，以验证缓冲溶液制备的均一性和下游所有缓冲溶液的盐浓度。错误的pH或成分可能会导致目标产品无法与色谱柱结合，从而改变洗脱一致性、产生病毒灭活和清除的偏差，错误地依赖于透析体积的动力学和浓度评估，或者原料药的配方不当。

数字集成和工业4.0

包括捕获和精制色谱、病毒清除期间的基质处理和缓冲液交换过程在内的分离和纯化过程都需要对不断变化的条件进行快速反馈，这就是为什么这些过程会从数字集成和工业4.0（或工业物联网）概念中受益来进行过程控制的原因。当前的生物制药行业需要基于智能传感器的智能过程设备。梅特勒托利多智能传感器使用的自动化接口包括内置安全功能，如：同步、设备状态与检测信号，可实时通知中断情况。

1  工业称重

PowerMount 称重模块

PowerMount 称重模块带有机载微处理器，可提供称重传感器诊断功能，确保培养基和缓冲液中关键成份的准确称重。称重模块具有大量程（高达300 t），其中一些设计符合严格的卫生设计原则。梅特勒托利多可提供多种能用于培养基和缓冲液生产的称重模块和平台秤，其中包括用于低量程称重(5 – 4400 kg)的MultiMount 称重模块系列和便携式平台秤。

2  组分浓度控制

ReactIR 702L

ReactIR 702L是梅特勒托利多第 一款将实时原位FTIR光谱的强大功能与操作便利性真正融合在一起的系统。原位组分浓度（如表面活性剂和难溶赋形剂）可以通过光谱验证，而不是单独通过质量或其他间接方法（如目测颗粒完全溶解）进行确定。通过快速识别不溶颗粒或其他不利稳定性条件，可加快对根本原因的分析。

3  用于集成的变送器

ACT称重变送器使用的标准通信协议可将称重组件（包括模拟、POWERCELL或高精度传感器）连接至PLC。通过安全开关、密码或用户PLC可限制对安全相关数据的访问，如数值的调整和权重的设置。轻松连接可加快安装速度，实现更快速的规模扩大。

4   pH和电导率分析传感器

智能pH和电导率电极

电导率和pH及ORP传感器可用于在线测量，能在缓冲液制备过程中提供连续、实时的监测，以简化制备过程，并减少缓冲液放行的离线采样。电导率电极主体材料PEEK对腐蚀性溶液具有高抗性，尤其适合于频繁进行CIP的工艺过程。耐高温灭菌的pH电极经历频繁地SIP过程，零点和斜率的偏移仍然很小。电极与多种固定（InDip® 或InFit® 系列）和可伸缩式（InTrac® 系列）护套兼容，为用户提供广泛的安装选择。同时，兼容一次性生物容器中的pH在线测量。

梅特勒托利多为生物制药行业提供贯穿研发实验室、工艺开发和放大、商业化规模生产、质量管理和质量控制等环节的解决方案，从而帮助我们的客户精简流程、提高效率、符合法规需要，进而优化成本减少浪费，达到降本增效，在充满竞争的环境中获得成功。

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