Kajian Mengenai Pencirian Proses Kaset Membran Ultrafiltrasi dalam Bidang Biofarmaseutikal (Bahagian 1)

Pencirian Proses (PC) terutamanya dikaji mengenai pengaruh input proses pada output proses, dan julat kawalan parameter proses boleh ditentukan oleh kajian, yang akan meningkatkan kestabilan proses, mengurangkan perbezaan kelompok dan mengurangkan risiko kegagalan. Pastikan kumpulan pengesahan prestasi proses (PPQ) dan kumpulan pengeluaran komersil secara konsisten menghasilkan produk yang memenuhi piawaian kualiti.

 

Matlamat khusus

Kenal pasti parameter proses yang mempengaruhi kualiti dan hasil produk: Pencirian proses membolehkan anda menentukan parameter proses yang mempunyai kesan ketara pada atribut kualiti utama (CQA) produk.

‌Tentukan julat parameter operasi dan piawaian yang boleh diterima: ini termasuk menentukan julat kawalan parameter proses untuk memastikan produk yang dihasilkan memenuhi standard kualiti yang telah ditetapkan.

‌Tentukan hubungan antara parameter proses dan parameter kualiti utama: Dengan menganalisis hubungan antara parameter proses dan parameter kualiti utama, aliran proses boleh dioptimumkan dan kualiti produk boleh dipertingkatkan.

Memandangkan semakin banyak biofarmaseutikal memasuki peringkat klinikal kritikal/kajian klinikal berdaftar, pencirian proses, kerja Pengesahan Proses (PV) diletakkan dalam agenda secara beransur-ansur. Pencirian proses dan pengesahan proses berdasarkan konsep QbD adalah salah satu tugas terpenting dalam penyelidikan farmaseutikal prapasaran.

 

Proses ultrafiltrasi telah menjadi satu langkah proses yang amat diperlukan dalam proses pengeluaran biofarmaseutikal, dan oleh itu kaset membran rata telah menjadi bahan guna utama dalam pengeluaran biofarmaseutikal. Kajian tentang pencirian proses kaset membran ultrafiltrasi dalam bidang aplikasi biofarmaseutikal sudah pasti penting, dan ia berkaitan dengan kepentingan teras dan pembangunan jangka panjang produk. Tujuan kajian pencirian proses kaset membran ultraturasan adalah untuk mengkaji pengaruh parameter operasi proses ultraturasan terhadap prestasi proses/kualiti produk, untuk menentukan parameter proses utama dan titik setnya serta julat yang boleh diterima. Kaset membran adalah komponen membran penting dalam sistem ultraturasan aliran tangen. Proses pengeluaran ultraturasan aliran tangen ditentukan oleh banyak parameter, antaranya parameter proses utama ialah: pemilihan bahan membran, pemilihan saiz liang membran, kawalan aliran tangen, kawalan TMP berkesan, pengesahan beban, pemilihan kawasan membran, pembersihan sistem, hayat membran pengesahan, pengoptimuman dialisis, dsb. Parameter ini bukan sahaja mempengaruhi satu sama lain tetapi juga menyekat satu sama lain. Untuk mencapai tujuan meningkatkan kestabilan proses dan kecekapan pengeluaran pada masa yang sama, adalah perlu untuk mengoptimumkan parameter ini terlebih dahulu. Di bawah ini kami memperkenalkan secara ringkas idea pengoptimuman beberapa parameter proses utama.

 

Pemilihan bahan membran

Bahan-bahan kaset membran ultraturasan ialah polieter sulfon (PES), selulosa terjana semula (RC), polivinilidena fluorida (PVDF) dan sebagainya.

Polieter sulfon (PES)

PES ialah membran ultraturasan yang paling banyak digunakan pada masa ini. PES mempunyai hidrofobisiti atau lipofilis yang kuat, jadi ia mempunyai fluks air yang rendah dan keupayaan anti-pencemaran yang lemah. Oleh itu, kebanyakan membran PES di pasaran adalah polieter sulfon hidrofilik (PESU) yang diubah suai. Membran PESU dicirikan oleh rintangan fluks tinggi, asid dan alkali, rintangan tekanan, rintangan haba dan rintangan pengoksidaan. Ia digunakan terutamanya dalam penyelesaian protein berkepekatan tinggi (seperti antibodi monoklonal, HSA, IgG, protein rekombinan, dll.), penuaian sel, vaksin, antibiotik, agen kontras, perubatan tradisional Cina, ubat sintetik, dll.

 

Selulosa yang dijana semula (RC)

Berbanding dengan bahan lain, kelebihan terbesar RC ialah penjerapan protein yang sangat rendah. Di samping itu, selulosa lebih serasi dengan pelarut organik daripada polieter sulfon, tetapi ia tidak boleh dibersihkan dan dipelihara dengan kepekatan tinggi NaOH. Membran RC digunakan terutamanya dalam larutan protein kepekatan rendah, hasil protein mempunyai keperluan yang tinggi dan penyelesaiannya mengandungi pelarut organik, tetapi tidak semua pelarut organik boleh ditapis dengan membran selulosa ultra, ia adalah perlu untuk memilih terhadap keserasian membran.

Polivinilidena fluorida (PVDF)

PVDF ialah bahan polimer khas dengan kestabilan kimia yang sangat baik, kestabilan haba dan rintangan cuaca, dan mempunyai kekuatan mekanikal yang baik dan rintangan mampatan. Membran ini mempunyai kebolehtelapan yang tinggi dan keupayaan menyekat yang rendah, boleh memindahkan molekul kecil dan air dengan berkesan, sambil menyekat molekul besar dan zarah pepejal. Dalam bidang bioperubatan, membran PVDF boleh digunakan untuk penyediaan protein yang telah disucikan, kultur sel, pemisahan darah, dan lain-lain. Walaupun membran ultrafiltrasi PVDF mempunyai prestasi yang baik, ia sering digunakan dalam proses penapisan mikro.

 

Pemilihan apertur membran

Saiz liang ultrafiltrasi adalah salah satu indeks prestasi penting membran ultrafiltrasi, yang secara langsung mempengaruhi kecekapan pemisahan dan fluks membran. Apertur yang terlalu besar membawa kepada kesan penapisan yang lemah dan tidak dapat menghilangkan kekotoran dengan berkesan; Apertur yang terlalu kecil akan mengurangkan kelajuan penapisan, malah membawa kepada penyumbatan, menjejaskan hayat perkhidmatan membran ultrafiltrasi. ‌

Pemilihan saiz liang membran secara amnya adalah 3-6 kali berat molekul bahan sasaran, sebaik-baiknya 5 kali, dan kadar alir yang tinggi dicapai sambil memastikan pemulihan yang tinggi. Jadual berikut menunjukkan apertur yang biasa digunakan bagi kaset membran dalam beberapa senario aplikasi.

 

Kawalan aliran tangensial

Aliran Tangensial‌ ialah halaju bendalir yang melalui dan selari dengan permukaan membran, biasanya dinyatakan dalam liter seminit (L/min) atau liter per meter persegi sejam (L/㎡/j) ‌. Aliran tangen memainkan peranan penting dalam ultraturasan aliran tangen, yang menentukan mod aliran bendalir pada permukaan membran, sekali gus menjejaskan kecekapan penapisan dan hayat perkhidmatan membran. Aliran tangen mempunyai kesan "pembersihan" pada permukaan membran penapis, dan meningkatkan kadar aliran tangen dengan sewajarnya membantu mengurangkan polarisasi kepekatan dan meningkatkan Fluks. Walau bagaimanapun, aliran tangen yang terlalu tinggi juga akan meningkatkan daya ricih yang tertakluk kepada produk, yang boleh menyebabkan penurunan dalam aktiviti produk. Oleh itu, pemilihan kadar aliran tangen yang sesuai perlu mengambil kira toleransi sampel dan keperluan proses penapisan ‌.

Kadar aliran tangen bergantung sebahagian besarnya pada struktur kaset membran dan jenis skrin yang dipilih. Pembekal yang berbeza akan mengesyorkan kadar aliran tangen yang berbeza mengikut ciri-ciri kaset membran mereka sendiri. Kadar aliran tangen yang disyorkan oleh membran ultraturasan Guidling ialah 4-6L/m²/min, tetapi untuk sesetengah sampel sensitif, ia boleh lebih rendah daripada julat yang disyorkan mengikut situasi sebenar.

 

Kawalan tekanan transmembran (TMP) yang berkesan

TMP ialah parameter utama dalam proses ultraturasan aliran tangensial‌. Tekanan transmembran berkesan (TMP, unit: bar atau psi) merujuk kepada perbezaan tekanan purata antara kedua-dua belah membran. Fluks (L/m²/j, L/m²/j, LMH) ialah jumlah bendalir yang melalui membran per unit masa per unit luas membran. Dalam proses ultraturasan aliran tangen, TMP berkait rapat dengan Fluks.

Dalam proses ultraturasan aliran tangen aliran malar, hubungan antara Fluks dan TMP boleh dibahagikan kepada dua peringkat.

TMP= (Pin+Pout) /2-Pp (Pin= tekanan suapan, Pout= tekanan balik, Pp= tekanan penghantaran).

Kawasan berkaitan tekanan: Pada mulanya, Fluks hanya dipengaruhi oleh rintangan membran penapis, jadi Fluks akan meningkat secara linear apabila TMP dinaikkan.

 

Kawasan bebas tekanan atau kawasan kawalan lapisan gel: Dengan peningkatan berterusan TMP, membran penapis secara beransur-ansur terpolarisasi oleh kepekatan, dan sebahagian daripada TMP yang meningkat diimbangi oleh rintangan lapisan polarisasi kepekatan, jadi peningkatan dalam Fluks secara beransur-ansur menjadi perlahan. . Sehingga akhirnya, membran penapis dipolarisasi sepenuhnya oleh kepekatan, dan peningkatan TMP sepenuhnya diimbangi oleh rintangan lapisan terpolarisasi kepekatan. Pada masa ini, Fluks tidak lagi meningkat.

Dalam proses pengoptimuman TMP aliran tangen, Fluks Fluks dan TMP diplot untuk mencari titik bengkok TMP (fluks tidak berubah dengan peningkatan TMP), dan 70-80% daripada nilai infleksi titik TMP biasanya diambil sebagai titik TMP terbaik. Pada masa ini, membran penapis belum terpolarisasi sepenuhnya oleh kepekatan, dan nilai fluksnya agak tinggi.

 

Muatkan pengesahan

Kapasiti (L/m² atau g/m²) merujuk kepada isipadu atau jisim cecair penapis per meter persegi luas membran. Ini adalah salah satu petunjuk yang lebih penting untuk mengukur prestasi penapisan. Muatan cecair yang berbeza sangat berbeza-beza, walaupun cecair yang sama (seperti vaksin) digunakan, disebabkan proses berbeza dari pelbagai pengeluar, pemilihan dan beban penapis dan penunjuk prestasi lain tidak sama.

 

Berikut ialah kapasiti disyorkan kaset membran ultraturasan Guidling untuk kawasan membran yang berbeza.

Sebelum proses ditentukan, eksperimen penyelidikan dan pembangunan perlu dijalankan, dan {{0}}.11m² atau 0.5m² kaset membran biasanya digunakan dalam peringkat penyelidikan dan pembangunan. Mengambil ujian awal menggunakan 1{{10}}kd 0.11m² kaset membran selama 45min untuk memproses cecair 2L sebagai contoh, untuk menentukan beban kaset membran 10kd 0.11㎡, masa proses pertama kali ditentukan, dan masa pemprosesan 4L, 5L dan 6L masing-masing direkodkan dengan tekanan ujian TMP < 1.0bar sehingga masa proses yang ditentukan dicapai. Pada masa ini, kapasiti pemprosesan yang sepadan ialah beban maksimum 10kd 0.11m²kaset membran dalam anggaran masa proses. Dalam pengeluaran sebenar, penguatan berkadar boleh dilakukan.

Jika anda ingin mengetahui lebih lanjut tentang muatan kaset membran ultrafiltrasi Guidling, anda boleh menghubungi kami untuk perbincangan lebih mendalam.

 

Mengenai Guidling

Guidling Technology ialah perusahaan teknologi tinggi negara yang memfokuskan pada biofarmaseutikal, kultur sel, penulenan dan kepekatan bioperubatan, diagnosis dan cecair industri. Kami telah berjaya membangunkan peranti penapis emparan, kaset ultraturasan & penapisan mikro, penapis virus, sistem TFF, penapis kedalaman, gentian berongga, dll. Yang memenuhi sepenuhnya senario aplikasi biofarmaseutikal, kultur sel, dan sebagainya. Membran dan penapis membran kami digunakan secara meluas dalam kepekatan, pengekstrakan dan pengasingan pra-penapisan, penapisan mikro, ultraturasan dan penapisan nano. Barisan produk kami yang banyak, daripada penapisan makmal sekali guna kecil kepada sistem penapisan pengeluaran, ujian kemandulan, penapaian, kultur sel dan banyak lagi, memenuhi keperluan ujian dan pengeluaran. Teknologi Guidling tidak sabar-sabar untuk bekerjasama dengan anda!