随着生物制药工艺和技术的快速发展,一次性技术(SUT)几乎在整个生物制药生产工艺周期中的各个单元操作发挥作用。从最早期的细胞培养到下游纯化,从上游生物反应器到下游原液储存,从料液运输到原液分装,一次性技术的应用随处可见,正在逐渐取得生物制药行业的广泛认同,成为重要解决方案。
然而,大家往往忽略了原液生产最后且较为重要的原液分装步骤的重要性,大多数生物制品公司,原液分装还是采用传统的人员手动分装方式,而传统手动分装方式存在诸多不便和风险(见表)。
Cytiva设计的原液分装系统(Bulk Filling System,以下简称BFS)是一款兼具自动过滤和分装原液功能的系统。通过配置蠕动泵,搭载一次性流路,配备多种压力、液位、称重等在线仪表,旨在将原液准确且无菌地平均分配到多个生物容器中(最多可分装40个容器,亦可根据客户需求来定制)。
BFS系统通过优化流路设计,运用自动化技术和新颖的功能设计,保证系统具有良好的分装精度、更高的产品回收率和分装效率。
产品性能优势一
良好的精度控制,精度 ≤2%
分装精度一直以来都是评价分装系统关键性能的指标,Cytiva设计的原液分装系统,可以根据目标重量的反馈信号来制定不同的泵速策略(图1)。通过多级控制,实现更高的分装精度,且分装精度不受限于分装容器以及分装体积的限制,无论采用一次性袋子还是瓶子,无论大体积分装还是小体积分装,均可以满足2%的分装精度(图2)。
图1:控制策略
Dispensing accuracies
图2:不同分装容器分装精度
产品性能优势二
更高的产品回收率
回收率一直是大家在原液分装步骤关注的焦点,这主要是因为原液的高附加值决定的,企业每提高1%的产品收率,对于企业可能会有近百万元的经济效益,因而对于原液分装系统的不可回收体积(死体积)的设计要求以及产品的回收设计要求会更加严格。
Cytiva的BFS系统对流路进行了特殊的设计及优化,通过坡度设计可以使原液通过重力排放,或是设置气体袋,通过加压对料液进行回收,从而使系统的不可回收体积做到最低,远远低于分装体积的0.1%-1%(见图3,如分装500 L原液,采用20 L袋子,不可回收率0.134%,损耗原液体积为500*0.134%=0.67 L)。
图3:分装不同体积原液的不可回收体积
产品性能优势三
在线监测以及完整性测试,保证工艺完整性
BFS系统通过配置在线液位传感器、压力传感器、称重等传感器,支持原液在线过滤,并对分装过程进行全面监控,防止分装过程出现滤膜堵塞影响分装工艺的正常进行。同时,BFS系统配置扫描仪和打印机,可实时打印分装重量,减少人员录入错误,保证整个原液分装过程的数据完整性和可追溯性。
除此之外,BFS系统内置完整性测试仪,可以对过滤器使用前/灭菌后、使用后进行在线完整性测试,也可以对一次性流路进行泄漏测试,保证耗材完整性和无泄漏,尽量避免或减少使用前因流路破损导致的产品损失。
产品性能优势四
灵活的Manifold设计实现快速切换
BFS系统整个流道设计便于安装和拆卸,有清晰的连接标记和阴影板,可以明显地引导用户,减少安装误差。BFS系统一次性管路标签独特、直观、可确保流路和过滤器快速便捷的安装在正确的位置上。
一次性流路在专用的10000级(C 级)洁净室内组装、组装方法经过验证、符合9001:2008和14001:2004标准。组件经过生物兼容性测试、通过《美国药典》<88> VI级塑料体内生物反应试验验证。所含组件不含TSE/BSE风险。Manifold采用双层袋包装,经过最低25 kGy剂量辐照灭菌后发货。可以实现快速准确的一次性流路更换,减少批次间切换所需要的清洁和相关验证工作。
图4:Manifold标签图示
产品性能优势五
工艺全自动控制
分装效率高,自动化程度高
BFS系统采用Siemens WinCC控制软件,可以实现工艺全流程的高度自动化操作。在主操作屏上可显示当前使用的传感器参数,阀门开关,操作界面简洁直观。控制软件可实现中英文切换,更加贴合中国客户使用习惯。
除此之外,用户也可以便利地在控制系统中编辑工艺所需的工艺步骤和配方,可以进行手动控制和自动控制切换。控制软件符合GMP法规和21 CFR Part 11要求,可实现生产批次全流程数据记录。
图5:BFS系统操作软件流程图界面
下图是采用Cytiva BFS系统对300 L原液分装所用时间的预测,总共用时3.5 h,其中包括了管路安装,过滤器排气、润湿,完整性测试,分装,管路更换和去除等工艺步骤,实际分装用时仅为1 h 20 min,而传统手动分装中,管路清洗/灭菌、组装等准备工作以及原液分装环节,一般耗时至少8 h,采用自动化原液分装系统可以大大提高分装效率。
图6:原液分装耗时预测
随着Cytiva和Pall生命科学业务的整合完成,全新的“CP”组合将进一步深化中国本土化服务进程,提供本土化BFS系统。通过优化流路和新颖的功能设计、运用自动化技术,我们将保证系统具有良好的分装精度、更高的产品回收率和分装效率,致力于解决原液分装过程中的诸多问题,帮助客户实现自动、高效、经济的原液分装。
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