Одноразовые против традиционных оборудование - фонд-Wide Посмотреть

Этот анализ показывает, как количественно капитальные и эксплуатационные различия между одноразовых и многоразовых оборудования для модели биофармацевтических процесса.

Single-use/disposable технологии (SU / DT) сложилась за последние десять лет в качестве экономически эффективной и гибкой основой для биофармацевтического производства (1,2). Она вышла за пределы ограниченного применения культуры мешки, мешки жидких хранения, а также устройств для отбора проб, и теперь включает в себя более единицы операции основе возможностей, таких, как патрон фильтрации, глубина фильтрации, ультрафильтрации и хроматографии.

Биофармацевтических производства как правило, включает ограниченное число подобных операций подразделения и процессы Основные различия между процессами, это количество, размер и последовательность оперативной группы. Тем не менее, номера большие, сложные и капиталоемкие, с множеством систем, взаимодействующих и оперативной предпочтения, так что, сопоставляя SU / DT и традиционных систем сложно и субъективный характер. Такая оценка, следовательно, необходимо принять целый объект-подхода.

Именно с этой целью, в данной статье рассматривается модель процесса осуществляется в мелкие объекты биотехнологии производства, направленных на максимально SU / DT, и сравнивает, что объекты выполнены по традиционной технологии многоразовой. Для каждого устройства операции приемлемыми коммерчески доступных SU / DT вариант, который имеет достаточный потенциал и достаточно хорошо разработана для поддержки коммерческого производства определяется. Утилита требований и капитального оборудования расходы, связанные с SU / DT основе объекта затем оцениваются и сравниваются с результатами традиционных промышленного предприятия.

Результаты анализа показывают, что для объекта строится вокруг 1 ,000-L производства масштаба биореактора, большинство операций блок может быть основано на SU / DT, которые в значительной степени устраняет необходимость очистки на месте (CIP) системы . Этот процесс сопровождается значительным сокращением в воде объекта потребления и отходов. Первичного сокращение капитальных расходов связано с процессом liquidhold приложений, таких как промежуточные хранить продукцию, средства массовой информации провести и буферные провести шаги.

Модель процесса

Процесс производства рекомбинантных вакцин сопряженных продуктов и состоит из 4 1000-L производства в биореакторах, урожай люкс, апартаменты очистки, а ниже по течению комплект химии, как показано на рисунках 1 и 2. В комплект урожая, уточнение операций используют микрофильтрации с окончательным шагом фильтрации картриджа. Очистка пакета работают два хроматографии шаги, в двух шагах ультрафильтрации, инактивации шаг, и объем заполнения шаг. Вниз по течению комплект химии работает активации шаг, реакция шаг, шаг разведения, в двух шагах ультрафильтрации, и окончательный объем заполнения шаг. Объекта при поддержке области средств массовой информации и подготовки области подготовки буфера (рис. 3, p. 32), а также различных вспомогательных судов. Чтобы сравнению с другими типами биотехнологии производства, процесс использует оборудование аналогичные, как и в моноклональных антител (МКА) объекта разработана с 2 поезда очистки.

Модель использует один процесс ,000-L биореакторов производства, как это представляется на текущую верхний предел на коммерческой основе одноразовых перемешивают биореакторы. Микрофильтрация используется для уточнения, так как один ,000-L биореактор объемом граничит слишком мал для центрифугирования и слишком велики для глубинной фильтрации и микрофильтрации могут быть решены SU / DT в то время центрифугирования не может.

Технология оценки

При разработке модели процесса, блок операций была проведена оценка для определения SU / DT варианты существуют. Это были дальнейшую оценку, чтобы определить, технологии могут быть рассмотрены современное состояние, или если она была еще в стадии развития. Промышленные предприятия, как правило, риску и предпочитают современное состояние технологий за первый в своем роде технологии, которые являются технически осуществимыми, но недоказанной. В таблице 1 приведены блок операций и их традиционных и потенциальных SU / параметры DT дизайна. В таблице 2 указаны SU / DT современное состояние различных шагов.

SU / DT в настоящее время широко рассматривается современное состояние для приложений, связанных с биореактора поезд (объемом до 500 л), картридж фильтрации (размером до одного 30-в. Элементы), глубина фильтрации (размер зависит от типа элемента , ограниченная с одним элементом конфигурации), а также провести процесс (одноразовые пакеты с объемом до 1000 л для портативных конфигураций или 2500 л для фиксированной конфигурации). Кусочки хроматографические колонки, микрофильтрации и ультрафильтрации системы в настоящее время быстро развивается, но до сих пор считается в стадии развития. Кроме того, ряд гибридных систем совмещать многоразовых и одноразовых компонентов - например, новые cassettestyle глубине фильтры, одноразовые фильтрующий элемент и многоразовой базы, а также перегородки стиле проб, которые используют одноразовые мешки образца при многоразовых судна.

Биореакторах. Наиболее распространенные SU / DT вариант для биореакторов была культуры мешок сделан на рокера платформе, которая имеется в продаже с несколькими производителями. Совсем недавно SU / DT варианты перемешивают биореакторов появились. Они предлагают потенциал для достижения больших объемов, с подразделениями в 1000-L диапазон размеров имеющихся.

В общем, культурно-мешок реакторы используют электрические системы отопления, в то время перемешивают мешок системы рубашкой сосуд снабжен закаленного гликоль. Гликоля может быть нагревании и охлаждении с использованием традиционных коммунальных услуг или (чаще) автономным электрическим отоплением и системой охлаждения.

Различные асептических устройств связи и доступных методов, чтобы добавить питательной среды и посевного материала, а также удалить готовый бульон культуры, без необходимости использования чистого пара.

Эти SU / биореакторов DT-прежнему нуждаются в чистой газов, таких, как воздух, углекислый газ и кислород. Эти газы могут быть предоставлены либо местные газовые баллоны или центральной buildingwide системы.

Важно, что независимо дизайн выбран, система должна быть полностью оценены в масштабе в рамках экспериментального объекта до он предназначен в производственном объекте.

Ультрафильтрации / микрофильтрации. SU / DT в настоящее время разрабатывается, и имеющиеся в продаже, для ультрафильтрации и микрофильтрации. Эти системы используют сочетание жидкого хранения мешков, одноразовых пути потока с одноразовых мембран и мембранных держателя, а перистальтического насоса для циркуляции.

Преимуществом этих систем является то, что они могут быть разработаны, практически самоочищения, которые могут избежать необходимости возможности CIP. По сути, многоразовый корабль и трубопроводы чистке и санитарной обработке с использованием тех же буферов, которые используются для очистки и дезинфекции мембран.

Коммерчески доступные системы, как правило, очень малы, и в настоящее время более подходит для лабораторий и мелких операций опытно-промышленной установки, чем для производства. Следовательно, они не появляются готово для коммерческого производства.

Жидкие хранения. SU / DT широко используется для жидких хранения приложений, как для промежуточной продукции и средств массовой информации и буферов. Многие производители предоставляют различных систем с объемом до 2,500 Л. Важные вопросы дизайна безопасности и сдерживания, а также необходимость для портативности, агитации и контроля температуры.

Объемы 1, 000 л или менее можно считать портативным, а более крупные объемы должны быть использованы на месте. Портативные предлагает гибкость для учета технологических изменений, сводит к минимуму площадью требования в непосредственной близости к поддержке операций единичного процесса, а также минимизирует длину соединительном трубопроводе или одноразовые трубки.

Одноразовые системы сумка находящихся в возбужденном состоянии и регулирование температуры в продаже имеются. Различные методы агитации доступны, и все обеспечивают мягкий агитации достаточно смесь жидкости и способствовать умеренный теплообмена для контроля температуры. Недостатки предоставления волнение в одноразовые системы мешка на добавленную стоимость и сложность, поэтому следует избегать, если возможно.

Кроме того, температурный контроль может быть достигнут, но значительно увеличивает стоимость системы и сложности. Длительный период времени для охлаждения 500-L мешок из окружающего ниже 10C, если это просто помещается в холодной комнате. Следовательно, некоторый тип оболочки на мешке удерживающее устройство будет необходимо.

Объем / возможности измерения веса, как правило, лучшего. Это можно сделать, поставив сумку и держатель на минимальных или датчиков, или путем использования одноразовых датчиков давления.

Одним из наиболее значительных ограничений одноразовые мешки размером связанных одноразовые трубки. Крупнейших труб в настоящее время, как правило, номинальная 1-in.dia., Которая ограничивает максимальный расход около 30-35 л / мин. Таким образом, 2500-L мешок потребуется более часа, чтобы заполнить или пуст.

Хроматография систем. SU / DT в настоящее время разрабатывается, и имеется в продаже для хроматографии системы, которые состоят из двух компонентов - колонки для хроматографии и обработки жидких занос.

Фасованная, одноразовые колонны хроматографии становятся коммерчески доступным. Это устраняет необходимость собрать колонки, а также колонка упаковка заноса и поддержку системы. Кроме того, хроматографии смолы, как правило, поставляются в спирт / вода смеси, которая трудно справиться из-за воспламенения и проблемы утилизации отходов.

SU / DT разрабатывается для хроматографии liquidhandling систем, которые используют сочетание одноразовых фильтров картридж, одноразовые пути потока и датчиков. Эти системы различаются по сложности. Простейших состоит только из одноразовых труб, используемых в сочетании с использованием перистальтического насоса. Производство требования добавить сложности, такие как расход, давление, рН. оптической плотности и проводимости мониторинга, различные тесты производительности колонке, а также возможность использования буфера концентраты, обеспечить фильтрации и удаления пузырьков воздуха.

Одним из главных преимуществ SU / DT является ликвидация требования CIP. Хроматография liquidhandling системы очистить и продезинфицировать с той же буферов, используемых для очистки и дезинфекции колоночной хроматографии. Следовательно, многоразовая система, как представляется, выше одноразовые системы.

Картриджи фильтров. SU / DT в настоящее время широко доступны для картриджа для фильтрации, со всеми основными фильтра поставщиков, предлагающих одноразовых капсул доступна как для жидкости и газа приложений. Текущий верхний предел размера, как представляется, 30-в. фильтрующий элемент, который является достаточным для большинства приложений. Реальные ограничения на их использование как они связаны с другими системами.

Массовая хранения продукции. SU / DT является коммерчески доступных для хранения конечного массового продукта в холоде, замороженные (-200C) и потенциально криогенных температурах. Они дают очень значительные ценовые преимущества над многоразовой таре.

Как правило, производители хотят довольно большой перечень окончательного сыпучий продукт, который требует большого количества контейнеров. Многоразовые контейнеры настоящее время материально-техническая проблема в том, что они должны быть очищены, собрались, стерильные, использовать и, наконец, вернулся в производственные мощности.

Основной предел пропускной способности системы, которая обычно не превышает 20 л на мешок.

Процесс утилиту сравнения

Утилита требования, необходимые для поддержки объекты выполнены по традиционной многоразовых систем и те, для SU / DT основе завода приведены в таблице 3. Обе конструкции используют те же коммунальные услуги, так что выбор SU / DT не исключает любых инженерных систем.

SU / DT, тем не менее, значительно сократить расход воды завода требованиям. Биофармацевтических номера потребляют большое количество воды высокой чистоты для обоих процессов и операций по очистке, и этот расход воды в конечном итоге приводит большое количество производственных отходов. Ликвидации требования СИП снижает обратного осмоса (RO) и waterfor впрыском (WFI) о требованиях к 1-третьих, и одна четверть, соответственно. Это переходящий эффект снижения потребности в емкости для нейтрализации системы радиоактивными отходами и требованиями завода утилиты необходимые для получения высокой чистоты воды. Сокращение потребления воды и отходов может повлиять на возможность учреждения.

Биофармацевтических номера включают значительный чистый пространство комнаты, которая имеет большой отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) требований. Для типичного завода, примерно половина паровой и сжатый воздух используется для поддержки HVAC систем. Для сравнения, размер объекта и воздуха классификации, как предполагается, должно быть одинаковым для традиционных многоразового дизайн и SU / DTbased дизайна. Следовательно. SU / DT только снижает паровой и сжатого воздуха требований генерирующих мощностей примерно на 38% и 20% соответственно. HVAC охлажденной воды и вода градирни поколения требованиям две опции те же.

Капитальные затраты сравнения

Смета расходов на производственные мощности могут быть очень подробными и с учетом значительных изменений в отношении стандартов владельца воздушного классификации, номер заканчивается, и многих других факторов. Чтобы избежать этих проблем, это исследование фокусируется на капитальные затраты на оборудование, которые приведены в таблице 4. капитальные затраты на оборудование также может существенно различаться на основе выбора компонентов, уровень автоматизации, а также других факторов. Эти расходы капитальное оборудование бюджетной сметы (30%), основанный на середине цене оборудования.

Целом, капитальные затраты на оборудование примерно 1 7% ниже для объекта, направленных на максимальное использование SU / DT по сравнению с традиционными объекта. Основной экономии, связанные с ликвидацией суда провести процесс и поддержка системы CIP. Интересно отметить, что расходы, связанные с повторно используемыми компонентами некоторых SU / DT системы были эквивалентны или превышают для традиционных систем. Это особенно верно для биореакторов и буферной системы подготовки и подготовки сред.

SU / DT перспективным для ликвидации системы поддержки, которая обеспечивает гораздо больше, чем экономия постепенно снижение потенциала системы поддержки. Низкая стоимость SU процесс поддержки / DT объекте системы в первую очередь из-за ликвидации системы CIP. Объекты по-прежнему требуют биоотходы система инактивации, процесс нейтрализации отходов системы и системы центрального стирки. Хотя эти системы поддержки малого для SU / DT объекты, их снизить затраты не пропорциональны их меньшей мощности.

Закрытие мысли

Single-use/disposable технологий обеспечивает экономически эффективное и гибкое производство альтернатив для биофармацевтической промышленности. Эта стоимость и гибкость преимущество наиболее ярко проявляется в клиническом испытании, первоначальный запуск продукта, и малых промышленных масштабах производственных мощностей, способных работать по более низким ставкам пропускной способности и использовать smallerscale и менее автоматизированных операций. Ниже потребности в воде СГ / DT может означать разницу между возможным и невозможным проекта на объектах водоснабжения и / или ограничений сточных вод поколения. Разложения на объектах, которые сталкиваются с трудностями правоспособности, могут также использовать SU / DT.

Промышленности тенденция к большему числу smallervolume продукты, как ожидается, представит дополнительные возможности для новых объектов, которые полагаются на СГ / DT. Современное состояние продолжает развивать и расширять потенциальных применений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Лангер, С. и Ж. Ранк, "рентабельность Корпус: экономическое обоснование одноразового в биофармацевтических Производство," Биопроцесс Международный Дополнение, с. 46-50 (октябрь 2005).

2. Сандстром, К. и Б. Шмидт, "фонд Дизайн Соображения по использованию одноразовые мешки," Биопроцесс Международный Дополнение, с. 56-60 (октябрь 2005).

КРЭЙГ Сандстрем

Фтор

КРЭЙГ Сандстрем это мука технический сотрудник, специализирующаяся на биофармацевтического процесса развития и объекты дизайна. Он обладает более чем 17 лет биотехнологических производственный опыт, особенно опыт культуре клеток в том числе и дизайн биореактора для очистки системы и оптимизации. Он внимательно следил за развитием single-use/disposable системы и широко опубликованные по этому вопросу. Он имеет докторскую степень в области химического машиностроения.