4 марта 2024

Ami Polymer о непрерывных производственных процессах в биофармацевтике

Стремление к эффективности –переход к непрерывной переработке

Сегодня перед фармацевтической промышленностью стоит проблема старения населения. Ожидаемая продолжительность жизни во всех развитых странах растет благодаря растущему благосостоянию и лучшим лекарствам. Средняя продолжительность жизни в Германии с 1970 года увеличилась более чем на 10 лет, а в Латинской Америке средняя продолжительность жизни с 1960 года увеличилась почти на 20 лет.

Расходы на лечение пациентов оказывают давление на системы здравоохранения, которые, в свою очередь, ожидают, что фармацевтические компании будут поставлять лекарства по более низким ценам. Это особенно верно для Европы и Японии, где ограничения государственного финансирования оказывают серьезное давление на стоимость лекарств. Расходы на здравоохранение в США, по прогнозам, увеличатся на 3,5 триллиона долл. с 2010 по 2040 г. В Бразилии расходы на здравоохранение, как ожидается, резко возрастут с 7% ВВП в 2006 г. до 13% ВВП в 2030 г. Развивающиеся страны, которые, как правило, больше внимания уделяют производству доступных дженериков, также испытывают давление на стоимость лекарств. В 2018 г. система оптовых закупок китайского правительства позволила ему снизить стоимость 36 лекарств на 44%, для их охвата государственным страхованием. Индия, ведущий мировой поставщик дженериков, также поощряет конкуренцию между фармацевтическими компаниями, что оказывает дополнительное давление на стоимость лекарств.

Ami Polymer

Фармацевтическая промышленность реагирует на это путем интенсификации производственных процессов, концепции, которая появилась в 1970-е годы. Цель состоит в том, чтобы с помощью новых технологий и новых методов переработки сократить сроки, снизить издержки и повысить эффективность. Среди методов, которые все чаще используются, перфузионное культивирование клеток (perfusion cell culture). Перфузионный процесс, появившийся в 1980-х годах, включает в себя постоянное удаление клеточной культуральной жидкости из биореактора одновременно с добавлением свежей питательной среды. По сравнению с порционным производственным процессом, перфузионный обеспечивает рост производительности с лучшей стабильностью характеристик от партии к партии. В будущем как предшествующие (upstream), так и последующие (downstream) биотехнологические процессы будут происходить непрерывно и с высокой степенью автоматизации.

Каково состояние непрерывных производственных процессов сегодня?

Непрерывные производственные процессы широко распространены во многих отраслях промышленности, но из-за проблем с регулированием, фармацевтические компании всерьез стали рассматривать ее только в последние несколько лет. Цель состоит в том, чтобы снизить затраты на биопроизводство за счет сокращения простоев между циклами производства отдельных партий, что приводит к повышению производительности. По результатам опроса руководителей биофармацевтических компаний около 20% из них отметили, что постоянной проблемой отрасли является улучшение некоторых аспектов предшествующих (upstream) и последующих (downstream) процессов производства.

Полностью непрерывная система органично интегрирует предшествующие (upstream) и последующие (downstream) процессы для получения постоянного потока продукта. Время простоя между партиями сокращается, и производственные установки могут быть меньше, если за один процесс производится небольшое количество продукта, но в итоге общий объем продукта больше. В частности, предприятиям не требуются резервуары для хранения культуры и питательной среды между этапами обработки.

Процессы на основе перфузии становятся всё более популярными и 33,2% производителей биопрепаратов намерены опробовать непрерывную перфузию в ближайшее время. Одно из преимуществ заключается в том, что клеточная культура непрерывно отбирается из биореактора в небольших количествах, что позволяет проводить последующие процессы в меньших объемах, чем при традиционных производственных процессах. Кроме того, процессы перфузионного культивирования могут быть более длительными, время чистки сокращается, и в результате качество продукта остается более стабильным. Также для перфузионного культивирования обычно могут использоваться производственные биореакторы меньшего размера по сравнению с традиционными биореакторами из нержавеющей стали. Это влияет на снижение необходимых издержек для валидации очистки.

производство вакцинотправить запрос

Обеспечение непрерывного биопроцесса: проблемы нормативного регулирования качества

При использовании традиционных биотехнологических процессов производство партий лекарств обычно занимает от 2 до 14 дней. Непрерывный производственный процесс позволяет увеличить продолжительность работы до замены оборудования - иногда до 90 дней. Более долгие технологические циклы создают трудности для фармацевтических компаний, а именно: поддержание стерильности оборудования, соблюдение нормативных требований и проверка качества продукции.

Одной из трудностей, связанных с непрерывными производственными процессами, является обеспечение качества продукции на протяжении всего более долгого технологического цикла. Отчасти это связано с поддержанием стерильности оборудования, что побудило производителей перейти к закрытым автоматизированным системам с минимальным вмешательством человека. Вмешательство оператора является основным потенциальным источником контаминации и ошибок в биопроцессах. Производители также внедряют одноразовые системы, которые поступают предварительно стерилизованными, для уменьшения валидации очистки. Некоторые пластиковые трубки и насосы, используемые в одноразовых системах, рассчитаны на циклы перекачки длительностью всего несколько часов, но при непрерывной переработке система должна выдерживать высокие значения расхода и давления в течение сотен часов без перерыва. Кроме того, существует широкий спектр технических проблем, связанных с внедрением непрерывной переработки. В частности, обычно бывает необходимо объединить вместе несколько технологических систем, поставляемых разными производителями и работающих при разных значениях расхода и давления. Поток жидкости через биореактор и связанные интегрированные системы последующих процессов должны тщательно регулироваться на протяжении всего процесса, и это потребует более стандартизированных решений автоматизации и более сложных систем регулирования расхода. Когда производительность предшествующих процессов значительно повышается благодаря непрерывной переработке, последующие процессы должны держать темп, чтобы не создавать узких мест.

Компании также должны учитывать риски и возможность нарушения процесса производства биопрепаратов, например, из-за перебоев водоснабжения установки. Может потребоваться запас дополнительных заранее подготовленных буферных и технологических растворов, чтобы поддерживать непрерывность процесса, но это требует дополнительного хранения вблизи установки для производства биопрепаратов. Производители разрабатывают новые технологии, которые должны оказать значительное влияние в ближайшем будущем, например, встроенное разбавление (inline dilution), когда хранятся концентрированные буферы, которые могут быть подготовлены и разбавлены по мере необходимости.

Другой проблемой для производителей также является соблюдение нормативных требований. Хотя регулирующие органы, такие как FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) и EMA (Европейское агентство лекарственных средств) в целом поддерживают передовые технологии производства, не существует конкретных нормативных руководств для аттестации систем одноразового использования для производства лекарственных средств. Однако все еще остаются проблемы, связанные со стерильностью, отбором проб и экстрагируемыми/выщелачиваемыми веществами в системах одноразового использования. Эта проблема может быть усугублена тем, что материалы находятся в контакте с лекарственным продуктом в течение более продолжительного времени, что потенциально может привести к высвобождению большего количества выщелачиваемых веществ одноразовыми системами в ходе непрерывной переработки. В результате производители лекарств несут большую ответственность за то, чтобы используемые одноразовые компоненты были биосовместимыми и отслеживаемыми на протяжении всего производственного процесса, а также за то, чтобы провести оценку риска для профиля экстрагируемости/выщелачиваемости одноразового компонента из потока питательной среды для продукта компании.

ImaLINK соединение

Поставщики одноразовых компонентов могут помочь в этом, испытав свою продукцию и предоставив конечному пользователю документацию для поддержки своих оценок рисков и нормативных документов. Еще один аспект, который следует учитывать при непрерывном производственном процессе – проверка качества продукции. Отбор проб для проверки качества продукции и загрязнения необходимо проводить в течение всего технологического процесса. Если обнаруживается, что образец загрязнен, производителям важно изолировать загрязненный продукт и определить, когда началась контаминация. В этом отличие от стандартного порционного производственного процесса, где имеется конечное количество продукта для проверки, и изолировать загрязненную партию гораздо легче. С точки зрения регулирования, FDA и другие регулирующие органы определяют партию по «периоду производства, количеству переработанного материала, количеству произведенного материала или изменению производства». Они рекомендуют производителям определять размер партии перед каждым производственным циклом. Существующие системы отбора проб также требуют встраивания в непрерывный процесс. Например, приборам для измерения pH и анализаторам растворенного кислорода может требоваться калибровка после нескольких часов использования. Перед компаниями встает вопрос: как калибровать зонды и брать множество образцов, чтобы это было надежно с применением одноразовой системы и уменьшало загрязнение.

Обеспечение высокой производительности

Следствием непрерывного производства является то, что одноразовые компоненты и узлы должны работать в течение более длительных производственных циклов – иногда до 90 дней. В частности, трубки перистальтического насоса должны выдерживать высокие уровни динамического износа. В перистальтических насосах используется ролик, который, вращаясь, сжимает трубку, создавая вакуум, который втягивает в трубку новую порцию жидкости. Цель состоит в том, чтобы только трубка насоса соприкасалась с жидкостью, снижая риск контаминации. Компания Ami Polymer захотела проверить, пригодны ли трубки для перистальтических насосов, имеющиеся в настоящее время на рынке, для непрерывной технологии переработки. Для этого компания испытала характеристики силиконовых трубок для перистальтических насосов серии Imapure EPL, сравнив стабильность расхода, производительность перекачки и срок службы, с конкурирующими трубками популярных брендов.

Imapure EPL

отправить запрос

Испытания показали, что насос с трубкой Imapure EPL обеспечивает более высокий расход при более высоком давлении нагнетания и в течение большего времени, чем трубки конкурентов. Трубка Imapure EPL проработала 144 часов при рабочей скорости насоса 220 об/мин и давлении 2 бар, прежде чем потребовала замены. Конкурентная трубка С проработала всего 10 часов. Стабильность расхода также поддерживалась в течение всего срока службы трубки Imapure EPL. Исследование показало, что не все трубки работают одинаково - важный фактор, который фармацевтические компании должны учитывать при выборе оборудования.

Движение в будущее

Переход к непрерывному производственному процессу будет медленной эволюцией, а не революцией. Технологии непрерывных производственных процессов, такие как перфузионное культивирование клеток, уже внедрены некоторыми фармацевтическими компаниями и работают в течение нескольких лет, причем, многие истории успеха находятся в центре внимания. Импульс прорывных технологий постоянно увеличивается. В то время как непрерывный производственный процесс меньше используется в последующих процессах, полным ходом ведутся новые разработки в области непрерывного центрифугирования, глубинной фильтрации, тангенциальной фильтрации и хроматографии, чтобы не отставать от производительности перфузионного метода. В недавнем опросе респонденты определили непрерывную биотехнологию в последующих процессах в качестве ключевой области, требующей разработки; 45% респондентов указали на необходимость разработки более совершенных технологий непрерывной биопереработки в последующих процессах.

Эта часть процесса производства биопрепаратов требует ряда дискретных операций, таких как хроматография и нанесение покрытия. Оборудование для этих процессов часто закупается у нескольких разных поставщиков, но должно быть объединено в непрерывную технологическую цепочку. Некоторые крупные поставщики оборудования в настоящее время предлагают технологии «фабрика-в-коробке» (factory-in-a-box) и программные пакеты для управления несколькими системами производства биопрепаратов. Другие компании предлагают программное обеспечение для анализа процессов в реальном времени. Для управления непрерывным выходом клеточной культуры из перфузионных процессов также необходимы новые методы. Например, некоторые компании сейчас экспериментируют с непрерывным захватом, при котором жидкость, выходящая из биореактора, подается в ряд небольших хроматографических колонок. Необходимо также улучшить технологии отбора проб для непрерывного процесса, поскольку в настоящее время обработка проб в лаборатории может занять 2-4 часа. Это ставит под угрозу всю производственную партию, если неблагоприятные условия не будут своевременно распознаны. В результате несмотря на то, что в непрерывной переработке за последние пять лет достигнут значительный прогресс, специалисты отрасли считают, что потребуется еще 5-10 лет, прежде чем полностью интегрированное непрерывное производство биопрепаратов будет использоваться в коммерческих масштабах

Компания Ami Polymer обладает производственной технологией мирового класса с возможностями организации непрерывного процесса, позволяющего удовлетворить потребности клиентов. Она включает в себя технологию экструзии с контролируемой лазерной системой, автоматические линии по производству шлангов, линии для экструзии пластика, автоматические гидравлические прессы для эластомеров и полимерных компонентов, лабораторию с оборудованием для исследований и разработок, собственное оборудование для изготовления пресс-форм, машины для лазерной резки и печати в оперативном режиме, а также системы нанесения маркировки на изделия. Ведущие фармацевтические предприятия по вcему миру выбирают перистальтические трубки и компоненты от Ami Polymer, а компания регулярно получает престижные награды в области инноваций и выдающихся бизнес-результатов.

© 2024 VM-Solutions
Официальный дистрибьютор
Ami Polymer, Fengchi, JXHIN.
Наш адрес
Москва, ш. Энтузиастов, 34
Схема проезда
Сайт разработан в студии Idee Fixe
Заявка успешно отправлена!
Оформить онлайн-заявку
«»
X