Интеграция систем одноразового фильтрации в биофармацевтической приложений

Одноразовые системы фильтрации набирают популярность в фармацевтической арене. Эта статья определяет оборудование, спецификаций, приложений и потенциальные преимущества одноразовых фильтров и вспомогательного оборудования, а также обращает сравнения с жесткой водопроводной системы.

Single-Use продукты стали преобладающей почти во всех сферах жизни сегодня, от камеры к контактным линзам. Они экономически эффективной, удобной и простой в использовании. Однако, если применить преимущества безотходности для биофармацевтических мире, последствия гораздо выше. Одноразовые системы фильтрации включают следующее поколение одноразовых изделий (КЭП, ноябрь 2002, стр. 10). Рекламировали популярность в основном в биофармацевтической приложений, эти продукты повышают скорость и безопасность развития и распространения лекарственных средств. Данной статье будут рассмотрены преимущества комплексного, одноразовые системы фильтрации по нержавеющей стали, жесткой водопроводной системы и приложений, в которых они используются.

Стандартные компоненты

Комплексная, системы одноразовых фильтрации состоят из одноразовые мешки и фильтры капсулы, и соединены с трубопроводом, хомуты, переходники и соединительные устройства. Каждый из этих элементов приводится ниже.

Одноразовые контейнера. Гибкий контейнер-часть системы, мешок, используется, чтобы содержать жидкость, которая входит или выходит из фильтра, и служит в качестве замены для нержавеющей стали и стеклянной тары. В фармацевтической промышленности, сумка служит для хранения жидкостей, таких как культура средств массовой информации (рост клеток жидкости, которые могут содержать сыворотку или другие стимуляторы роста), буферы, реагенты, средства дезинфекции, сотовые сбора урожая жидкости и промежуточных и конечных продуктов. Для небольших объемов (50 мл на 50 л), мешки одноразовые биопереработки, как правило, 2-мерных подушке типа мешок, а в более крупных объемах применения (100 л до 2500 л) 3-мерного используются мешки (рис. 1). Мешки изготавливаются из передовых фильмов, которые идеально разрабатываться в соответствии с технологическими требованиями. Например, пакеты могут быть подвергнуты гамма-облучения для стерилизации. Кроме того, мешок материалы, контакт жидкости инертны, и мешок также выступает в качестве барьера для защиты жидкости от контакта с воздухом. Поскольку различные пленки, используемые различными поставщиками, характеристики различаются.

Как правило, пакеты могут быть использованы для понижения температуры до -70 ° С и выше, 45 ° C. Давление рейтинг зависит от связи, в отличие от сумки. Поскольку пакеты из полимерных материалов, они нуждаются в поддержке, когда они заполнены жидкостью. Лоток может быть использован для более мелких пакетов, а квадратные нержавеющей стали или алюминия танки могут быть использованы для поддержки большего, трехмерных. Как жидкость заполняет стекла или нержавеющей стальной резервуар, вентиляционные отверстия, необходимые для обеспечения того, чтобы бак заполняется полностью. В отличие от одноразовых контейнеров сумки предназначены для самостоятельной вентиляции, и, следовательно, не требуют выход. Как жидкость заполняет мешок, стенки сумки и позволяют расширить полного заполнения контейнера ..

Одноразовые капсулы фильтра. Одноразовой капсулы фильтр служит эффективной заменой корпуса из нержавеющей стали, что требует установки фильтра (рис. 2). Эти фильтры доступны в различных размеров, которые могут быть сопоставлены с одноразовых контейнеров мешок. При разработке нового лекарственного препарата, рабочий объем в R

Трубы. Хотя одноразовые фильтр мешок и являются основными компонентами системы, Есть ряд дополнительных компонентов, необходимых для подключения фильтра и сумку, и для подключения системы к другим частям биопроцессов. Во многих биофармацевтических операций, платино-вылечить силиконовой трубки используется. Несмотря на свою высокую стоимость и меньший ресурс, чем вылечить перекиси силиконовой трубки, платина сушки труб, как правило, предпочитают рынка биофармацевтических препаратов. Это потому, что более высокий уровень чистоты необходима для биофармацевтических жидкости, и платино-вылечить силиконовой трубки меньше, чем выносимые трехсторонних перекиси вылечить труб. Кроме того, платина-вылечить силиконовой трубки как правило, имеют более гладкую внутреннюю поверхность, что снижает шансы потерять белки, содержащиеся во многих биофармацевтических жидкостей на адгезию к поверхности трубы.

Подключения. Одноразовые системы часто связаны с другими системами. Например, одноразовые системы, которые были стерилизованы гамма-облучения может быть подключен к другой части системы, которая была пара стерилизовать или, отводному предварительно стерилизованные системе может быть подключен к нестерильные операции. Наиболее важных соединений асептические соединения между двумя стерильными деталями (рис. 3). Эти соединения часто исполняется в ламинарного потока HEPA-фильтром воздуха капюшоном. Ламинарный - проточные вытяжные шкафы или шкафы закрытых помещениях, которые предназначены для сохранить циркуляцию воздуха в ламинарного течения к обеспечению того, чтобы частицы не вступают в контакт с асептических при подключении разъема делается. Во многих случаях компоненты, которые должны быть связаны (например, два конца санитарных фланец) защищены пористой пленкой.

В асептических связи упаковка удаляется из двух компонентов, которые должны быть связаны между собой и каждый компонент может быть передано через огонь для того, чтобы детали не стали загрязнена уже после защитной упаковке, был удален.

Новые методы включают быстрое соединительных труб и сварщиков. Быстрый разъемы имеют пластиковые колпачки для защиты и используются также в капюшонах ламинарного течения. Специализированная трубы сварщиков, также доступны для выполнения асептических связи, эти устройства используют одноразовые вафли или лезвия для выполнения сварки. Чтобы использовать как быстрого соединения и трубопроводов сварщики, капитальное оборудование не требуется. Это оборудование должно быть сохранено, а также надлежащий учет на этом оборудовании должны быть выполнены. Кроме того, оборудование может быть сложно использовать в стесненных условиях.

Новые устройства доступны для выполнения асептических соединений. Одно из таких устройств является одноразовой блок, который позволяет пользователю сделать соединение двух ранее стерилизованные пути в секундах, и без использования капот ламинарного течения или труб сварщика. Устройство состоит из мужской и женской части, где каждый из портов защищен гидрофобных полосы. В связи два концы сомкнулись, образуя сустав, который эффективно постоянным. Затем две полосы очищаются от одновременно, в результате чего два стерильных лица вместе. Безопасности, предлагаемые система квалифицированных обширные исследования с использованием бактериальных спор в качестве загрязнителя. Жидкости путь готовились к жидкости движением неотъемлемой полые трубки поршень внутри наружной трубкой. Камера поршень выталкивается через защищенный связи и в женской стороне устройства, чтобы заполнить новые стерильные пути. Приборы поставляются подходит для гамма-облучения или автоклаве стерилизации, и, следовательно, могут быть включены в ассортимент оборудования, в том числе одноразовые контейнеры и фильтры ..

Система SET-UP

Типичная система одноразовых показано на рисунке 4. По этой системе, жидкости, необходимо предварительно фильтруется для очистки и затем фильтруют через окончательного 0,2-(мю) м стерилизации - класс фильтра. Предварительной очистки зачастую не должны быть стерилизованы. Стерилизации класса фильтра, а также все компоненты на выходе из него, также должны быть стерилизованы. После того как жидкость проходит через стерилизации класса фильтра и фильтра подтвердил в качестве неотъемлемой, он считается стерильным. Окончательный фильтр и вниз по течению компоненты могут быть стерилизованы гамма-облучения.

Жидкости, как правило, стерилизовать путем фильтрации, потому что они не могут быть стерилизованы лечения, которые включают тепла. Микроорганизмы могут быть уничтожены с подогревом процессов, таких, как паровой стерилизации, но ценных продуктов в жидкости часто уничтожены в то же время. Фильтры служат для удаления микроорганизмов просеивания механизма. Окончательный фильтров и компонентов вниз необходимо стерилизовать паром или облучение чтобы Есть нет микроорганизмов, после жидкость прошла через фильтр стерилизации класса.

Для выполнения операции (т. е. стерильной фильтрации жидкости), отводному стерильных система подключена к нестерильных часть системы, которая включает в себя фильтр грубой очистки и жидкости системы доставки. После жидкость проходит через фильтр стерилизации, он собрал в мешок, где он может быть сохранен. Мешок стерильных связи выход, через которые жидкость может течь в другую часть этого процесса. Это позволяет стерилизовать жидкость, передаваемая посредством асептических связи, без риска для стерильность жидкости.

Зажимы, поставляется в виде слайда или щепотку типов, позволяют труб, будет закрыто до или после жидкость прошла через раздел одноразовые системы. В некоторых случаях, несколько зажимы используются для обеспечения закрытия трубопровода. На рисунке 4, зажимы закрыты после мешок был заполнен фильтрующейся жидкости, чтобы предотвратить жидкость от оставив сумку. Зажим слева открыл в то время как мешок наполняется жидкостью, в то время как зажим на право открытия в то время как жидкость оставив сумку.

Для более сложных систем, таких как те, которые требуют ряд мелких пакетов для отбора проб или которые используются с промывкой процедуры, прямые рейсы трубы не могут быть целесообразными. Оба T и Y разъемы могут быть использованы для предоставления разветвленных систем. Поскольку диаметры труб может измениться, различные адаптеры доступны для размещения различных размеров труб. Когда силиконовой трубки соединен с фильтром, адаптер, разъем, или T или Y, труб, натянутой на колючей шланг или шланг шагнул шип. Для обеспечения того, чтобы жидкость не попадала, можно использовать кабельные стяжки для хранения труб на месте. Обычной практикой является использование 2 кабеля связи в противоположных направлениях.

Одноразовый характер такого рода система фильтрации устраняет необходимость в системе технического обслуживания, очистки и проверки очистки, а также избежать любой возможности загрязнения от продукта к продукту или партии к партии. Это не только обеспечивает экономическую выгоду, но безопасность и время выхода на рынок, а также преимущества.

Как было отмечено в предыдущем примере, одноразовые системы фильтрации могут быть использованы одновременно фильтр и стерилизации различных биофармацевтического жидкостей. Эти жидкости могут также потребовать, как заключительный этап, 0,1 мкм фильтрации для удаления из микоплазмы культуры СМИ и даже тонкой фильтрации для очистки вирусных последующих в конечном этапах очистки. Выбор типа фильтра является важным фактором. Руководящие принципы представлены в таблице 1.

Соображений безопасности

Потому что полностью интегрированы, одноразовые системы, включая фильтр, мешок, трубы и другие компоненты, изготавливается и стерилизовать как единое целое, риск загрязнения связан с асептическим соединений в связи устранены. Одноразовые системы фильтрации также обеспечить, чтобы операторы не вступают в контакт с чистящие средства, цитотоксические жидкости или очень кислых или щелочных буферов. Поскольку эти системы полностью закрыт и одноразовые, они могут быть направлены к утилизации отходов после завершения операции. Когда из нержавеющей стали или стекла системы используются, оборудование должно быть разобрано и вычищены. В таких случаях операторы вступающие в непосредственный контакт с поверхностью, где потенциально опасных жидкостей может остаться.

Из нержавеющей стали системы стерилизуют либо путем использования автоклаве или паром на месте (SIP). Хотя большинство SIP процессы хорошо контролируется, операции с паром требует надлежащей осторожностью. Например, после паровой цикл завершен, необходимо ввести воздух или азот с фильтром, чтобы давление внутри системы остается постоянным. Это потому, что пара в верхнем течении стороне фильтра может охладить быстрее, чем пара в нижнем течении стороне фильтра, что приводит к нарастанию давления в верхней его стороне. Если газ не представил, чрезмерное обратное давление может повредить фильтр.

Экономии времени и затрат

Одноразовые системы сэкономить время прямо, так как они не должны быть очищены и стерилизованы. Кроме того, поскольку фильтр, сумка и трубопроводов предварительно собраны, время, необходимое для асептического соединения не требуется. Например, в начальной настройки времени для асептического связи в капюшоне ламинарный поток может составить около 10-15 минут, и каждое соединение после этого может занять не менее 3 минут.

Время, необходимое для полной проверки документации уборка, техническое обслуживание и стерилизации также исключается. Кроме того, при одноразовой системы используются на начальных этапах разработки лекарственных средств, в процессе проверки scaleup становится легче, так как конструкционные материалы часто совпадают. Нержавеющая сталь, хард-и водопроводных систем стеклотары является не только дорогостоящим для очистки и стерилизации на основе пакетной по-партии, но они также требуют надлежащей очистки проверки документации для надзорных органов.

Чтобы показать возможной экономии, возможно одноразовые системы, мы будем сравнивать затраты на рабочую силу для установки предварительно стерилизованные фильтр (без мешка и монтаж труб) с затраты труда на фильтр установлен в корпус из нержавеющей стали. В последнем случае, фильтр должен быть стерилизованы.

В установки фильтра одного использования, предварительно стерилизованные капсулы фильтр, оператор удаляет фильтр из упаковки, которая занимает примерно 5 минут, и асептически соединяется фильтр в системе, которая занимает около 15 мин. Последний выполнен в капюшоне ламинарного потока, как описано выше. (Примечание: Если асептических устройства связи были использованы, времени, необходимого для асептического соединения будет меньше, чем 15 мин.)

Как упоминалось ранее, фильтров, установленных в корпусе из нержавеющей стали необходимо стерилизовать или автоклаве или SIP. Автоклав операции перед установкой, в то время операции SIP осуществляется после установки. Установка фильтра в жилище может затянуться на час из-за учета и собраний. Весь процесс автоклавирования или паровой стерилизации фильтров может занять до 3 часов. (Время цикла для монолитный пару операция дольше из-за времени, необходимого для достижения стерилизации температура). Каждый метод стерилизации проводится при температуре не менее 121 градусов C.

После стерилизации требуется время, чтобы фильтр остыть до температуры окружающей среды. Записи должны храниться в течение этих процедур и стерилизации оборудования должен быть сохранен. Таблица 2 Основные этапы стерилизации картридж фильтра с помощью автоклавирования и SIP, а также время, необходимое для выполнения каждого шага. Сравнение обращается на примере использования одноразовых системы, а также временные и трудовые затраты сохраняются с использованием одноразовых системы рассчитаны.

"Экономия времени" рассчитывается путем вычитания времени, необходимого для установки одноразовые системы от общего времени, необходимого для выполнения SIP или автоклавированием и установка фильтра в металлическом корпусе. Для объекта, который использует фильтры 1000 в год, использование одноразовой продукции может спасти владельца $ 200000 - $ 225000 в год расходов на рабочую силу возложенных на автоклаве или операции стерилизации паром.

В таблице 3, расходы на оплату труда для очистки предварительно стерилизованные фильтр и сумка системы по сравнению с затрат на рабочую силу для очистки фильтра установлен в корпус из нержавеющей стали. Здесь, очистка фильтра только считается, так как очистка танков будет варьироваться в зависимости от размера резервуара.

Экономии в процессе времени 1 час 40 мин. Если трудовой размере $ 75 / ч предполагается, трудовых сбережений в фильтре составляет $ 125. Для объекта, который использует фильтры 1000 / год, трудовые сбережения в размере 125 тысяч может быть достигнута.

Экономия труда, необходимого для очистки и стерилизации, когда комбинированный фильтр и сумка собраний рассчитываются следующим образом: Для фильтра один, основанный на операции стерилизации автоклава описано выше, общая сумма экономии труда оценивается в $ 200/filter (для стерилизации) $ 125/filter (для чистки) = $ 325/filter. Время, необходимое для очистки и стерилизации из нержавеющей стали монтаж, зависит от размеров системы.

Дополнительная экономия может быть реализована заменить нержавеющей стали, жесткой водопроводной системы с одноразовой системы при масштабировании к производству. Одноразовые системы, как правило, меньше места, чем жесткий водопроводных систем, так как трубопровод используется гибкий и занимает меньше места. Кроме того, поскольку одноразовые системы специально созданных, труб механизмов легче изменить.

Стоимость одноразового использования системы будет зависеть от масштаба, а также от наличия или отсутствия мешок система будет использоваться для новых мощностей, как модернизация существующего объекта. В Ref. 1, Синклер и Монжа описать модель процессов для производства моноклональных антител в 2000-L-кормили партии фиксированным стерильных судов будут заменены гибкой мешки. О партии за основу, следить количество мешков потребуется: 51 50-L мешки, мешки 18 100-L, 12 L 20-мешки и 12 500-L мешки. Для этих возможностей требованиям, капитальные затраты на использовании система из нержавеющей стали составляет $ 22170 тысяч, тогда как затраты на использование одноразовых системы сумки составляет $ 17460 тысяч. Экономия капитальных затрат 21,2%.

Стоимости товаров сравнения также была проведена в модели процесса - для нового строительства, а также для модернизации. Как и в сравнении стоимости капитала, весь процесс был рассмотрен в модели. На основе конкретных дел, рассмотренных за моноклональных применения, стоимости товаров экономии по партии за основу для одноразовой системы составляет около 9% для нового завода, а для модифицированной системы, экономия составляет примерно 8%.

Точек дифференциации

В отличие от нержавеющей стали системы, одноразовые системы разработаны с прозрачными корпусами, которые могут показать процесс жидкостей в мешок, трубы и фильтры капсулы. Таким образом, операторы могут наблюдать уровень жидкости и потока, а также место и окраске воздушных карманов.

Процесс, при котором системы одноразовых фильтрации стерилизованы гамма-облучения, является еще одним источником повышенной безопасности. После того, одноразовые система монтируется заводом-изготовителем, его помещают в конечной упаковки и направлен на объект, который выполняет гамма-облучения. Несколько систем могут быть облученные в то же время.

Тара картонная коробка и упаковка пузырь, который используется для защиты от повреждения мешков при контакте с другими частями системы. Сама система, как правило, размещаются в двух полиэтиленовых пакетах. Это позволяет конечному пользователю удалить внешнюю сумку в инспекции области, а также для транспортировки система чистых помещений для хранения. Внутренний мешок может быть удален при одноразовой системы не требуется.

В процессе облучения гамма-, гамма-лучи изотопа Кобальт-60 предусматривает, что электромагнитная энергия проникает строительных материалов, уничтожая микроорганизмы, которые существуют в bioburden системы. Организмов, включенных в bioburden системы являются те, которые находятся в месте, где система монтируется. Дозы облучения не должна быть слишком высокой, поскольку это может ухудшить некоторые полимеры, в результате повышенной экстракции, а в тяжелых случаях, разрушение полимеров. Соответствующие дозы излучения в системе с известным bioburden уровне могут быть установлены и проверены в соответствии с процедурами по ISO11137, стандарт, разработанный Ассоциацией по улучшению медицинской аппаратуры и уже находилось в эксплуатации более 15 лет. Примеры гамма-терпимого материалы включают в себя гидрофильных и гидрофобных polyvinylidiene фтора, гидрофильные и гидрофобные полиэфирсульфон нейлона 6,6 мембранный фильтр. Как говорилось выше, большинство систем также использовать платиновой вылечить силиконовые трубки, которые могут обеспечить облучение гамма ..

Делая переход

Для многих объектов, переход от полностью из нержавеющей стали система полностью одноразовые системы не может быть практически из-за инвестиций в оборудование, а также проверки работы, что могло быть совершено на жестком водопроводной системы. Не исключено, однако, постепенно сделать переход на одноразовые процесса.

Некоторые производители фильтров производства капсулы, которые содержат тот же картридж фильтра, который используется в корпусах из нержавеющей стали. Это делает преобразование легче. Даже в тех районах, где уже используются фильтры на регулярной основе, например, в вентиляционных и газопроводов, появление steamable капсулы фильтры позволяют использовать одноразовые изделия. Кроме того, размеры одноразовых капсул растет, что делает их более практичным для использования в больших системах. Сегодня 30in. Капсула фильтров с фильтром области с 15 м ^ 2 ^ SUP более 50 м ^ 2 ^ SUP коммерчески доступны. Фильтры могут быть соединены, делая большие площади фильтра возможно (рис. 5).

Из нержавеющей стали системы может быть методом выбора при автоматизации требуется, например, при производстве больших объемов биофармацевтической продукции. В этих приложений, загружаемых материалов должны быть предсказуемыми и условий технологического процесса должны быть жестко контролировать, чтобы привести к идентичным партий продукта.

Как одноразовой продукции получить более широкое признание в биофармацевтической промышленности, интеграция дополнительных одноразовых продуктов, таких как хроматография и устройств поперечного потока фильтрации, будет увеличен до обеспечить более безопасный, более эффективных решений обработки. Внедрение полностью интегрированной, одноразовые системы фильтрации жидкости является важной вехой в содействии биофармацевтических компаний в реализации этих преимуществ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Синклер, А. и М. Монжа, "Количественный Экономическая оценка Единого одноразового использования в биопереработки," Фармацевтическая инженерия, 22, (3), (май-июнь, 2000).

Холли Хони

Корпорация PALL

HOLLY Хони является вице-президент по маркетингу корпорации Pall 'ы биофармацевтических Div. (2200 Северном бульваре, Ист-Хиллз, штат Нью-Йорк, телефон: (516) 801 - 9081, факс: (516) 801-9548, E-почта: <a href="mailto:Holly_Haughney@Pall.com"> Holly_Haughney @ Pall . COM </ A>). Она отвечает за брожения и биотехнологических приложений и автоматизированных прямой - системы фильтрации потока. Хони служил семь лет в качестве технического директора в корпорации Pall научного и отдела лабораторных услуг, поддержки и технологического газа брожения приложений и новых технологий разделения. Она является автором ряда работ в этой области. Хони получил BE в области химического машиностроения Купер союза (Нью-Йорк), а также проводит MS и ученые степени в области химического машиностроения политехнического института Rensselaer (Троя, штат Нью-Йорк).