Како би требало успоставити{0}}умањити модел за процес ултрафилтрације/дијафилтрације (УФ/ДФ) када ултрафилтрациона касета са АЦ-касетом са екраном са потребним МВЦО није доступна? У овом случају, да ли се касета са екранским каналом може користити као замена и да ли би она представљала циљни процес?
Шта треба урадити ако је простор за пројектовање успостављен током карактеризације процеса шири или ужи од опсега оперативних параметара који се користе за производњу серија за клиничко испитивање фазе ИИИ?
Ⅰ. Анализа проблема
Разматрање:Питање се односи на репрезентативност{0}}смањеног модела за процес ултрафилтрације/дијафилтрације (УФ/ДФ). Пошто касета за ултрафилтрацију канала Ц- са потребном величином пора/МВЦО није доступна, планирано је да се као замена користи касета за ултрафилтрацију канала А-. Кључно питање је да ли А-касета са екраном може да послужи као репрезентативни-умањени модел.
Да бисмо одговорили на ово питање, прво морамо да разумемо да ли постоје разлике између ултрафилтрационих касета са различитим дизајном канала екрана и какав утицај ове разлике могу имати на УФ/ДФ процес.
1. Избор различитих типова канала екрана у касетама за ултрафилтрацију
Што се тиче познавања различитих типова канала сита у касетама за ултрафилтрацију, детаљан опис је дат у (Документ 1: Развој процеса ултрафилтрације/дијафилтрације за апликације високе концентрације/вискозности):
Тренутно нудимо четири различита екрана: (А, Ц, Д и В) у распону формата Пеллицон® касета.
Екран: Чврсти екран који се користи за разблажене протеинске растворе или растворе ниског вискозитета. Чврсто ткање није погодно за високо концентроване протеинске растворе јер је пад притиска неприхватљиво висок при већим вискозитетима. Међутим, овај екран обично пружа супериорне перформансе флукса.
Ц екран:Грубо сито које се користи за токове производа вискозитета до 15 цП. Ц екран пружа добре перформансе флукса, али пад притиска је изнад границе употребе када се вискозитет повећа.
В екран: суспендовани Ц екран. В екран даје мање падове притиска него Ц екран, али перформансе флукса су много ниже у поређењу са Ц екраном.
Д екран: Овај нови екран има грубљу мрежу и измењено ткање у поређењу са стандардним Ц ситом. Дизајниран је да понуди мањи пад притиска без велике казне за перформансе флукса која се може наћи када се користи технологија суспендованог екрана.
На основу горњег описа различитих типова екрана и јавно доступних информација, карактеристике различитих канала екрана могу се сумирати на следећи начин:
2. Утицај различитих типова канала екрана на УФ/ДФ процесе
На основу горњих описа, може се разумно закључити да различити типови канала екрана директно утичу на перформансе УФ/ДФ процеса:
Динамика флуида и сила смицања:
Зато што структура екрана (мрежасте) одређује образац протока течности преко површине мембране, као и степен турбуленције и резултујуће силе смицања које се стварају.
Ефикасност преноса масе:
Тип екрана утиче на поларизацију концентрације и контролу запрљања мембране.
Перформансе процеса:
Као што су коначни флукс, стопа задржавања и квалитет производа (нпр. агрегација изазвана смицањем-).
(Референца 2: „Утицај смицања изазваног каналом- на биолошке супстанце током ултрафилтрационе дијафилтрације (УФ/ДФ), 2016.“)демонстрира утицај сила смицања изазваних различитим дизајном канала екрана на квалитет биофармацеутских производа као што су моноклонска антитела и фузиони протеини.
У овој студији, под стандардизованим производним условима фиксног протока напајања (300 ЛМХ) и трансмембранског притиска (1,4 бара), мембрански модули три произвођача-МиллипореСигма, Палл и НоваСеп-су процењени, укључујући средњи екран, лагани{4}}огибни екран и конфигурацију отвореног канала{{5}. Четири репрезентативна биолошка лека, укључујући ИгГ4-осетљиви на смицање, ИгГ1-толерантни на смицање и фузионе протеине, коришћена су као узорци за тестирање. Аналитичке методе као што су СЕЦ, МФИ, ДЛС и Вмак тестови филтрабилности примењене су да би се систематски процениле хидрауличне перформансе различитих дизајна канала и њихов утицај на квалитет производа.
Експериментални резултати показују да структура канала (екрана) директно одређује интензитет смицања и ефикасност преноса масе. Средњи канал сита је показао највећи коефицијент преноса масе; међутим, и напон на смицање зида и укупни напон смицања су значајно повишени. Насупрот томе, конфигурација отвореног-канала (без екрана) је генерисала најмањи напон смицања, али је патила од изузетно лоших перформанси преноса масе, што је захтевало прекомерне циклусе рециркулације и резултирало ниском ефикасношћу процеса. Канал за сито са светлом суспензијом (Пеллицон Д) показао је најбоље укупне перформансе. Његов коефицијент преноса масе био је само 22% нижи од коефицијента средњег екрана, али 260% већи од коефицијента отвореног-канала. У међувремену, његов укупни напон смицања био је најнижи међу свим конфигурацијама, на само 1120 Па. У погледу квалитета производа, протеини{11}}осетљиви на смицање обрађени на средњем ситу показали су повећање растворљивих агрегата од 78%–186%, заједно са значајним порастом под-видљивих честица. Вредност Вмак за 0,2 μм стерилизационе филтрације је била веома ниска, што указује на озбиљно запрљање мембране и лошу филтрабилност. Насупрот томе, узорци обрађени помоћу канала за сито са светлосном суспензијом показали су само повећање агрегације за 0%–25%, значајно смањен ниво честица и побољшање перформанси филтрације од 3–18 пута. Студије о високој{23}}концентрацији су даље потврдиле да је екрански канал светлосне суспензије одржавао стабилан трансмембрански притисак и да је лако могао да постигне концентрације изнад 200 г/Л. За поређење, канал средњег екрана је показао нагли пораст притиска при високим концентрацијама, што је отежавало постизање циљних концентрација и резултирало деградираним квалитетом производа.
(Референца 3: „Понашање ултрафилтрације рекомбинантних адено{1}}повезаних вирусних вектора који се користе у генској терапији“, 2021.)упоредио утицај дизајна Ц-екрана и Д-екранских канала на УФ/ДФ процес ААВ вектора.
Резултати су показали да је када је коришћен Д- екран, критични трансмембрански притисак (ТМП) био нижи, а просечни флукс смањен за 14%.
Слика. 2Ц представља флукс у односу на ТМП податке користећи мембрану од 30 кДа са екраном „Д“. Д екран или В сито не би били прикладни за ултрафилтрацију ниско вискозних струјних токова у овом раду. Претходни рад наше групе користио је ове прегледане канале за моноклонска антитела високе концентрације и Фц-фузионе протеине [13,33]. За ААВ2 са уређајем са екраном „Д“, критични ТМП је достигнут на нижем ТМП-у од оног са уређајем са „Ц“ екраном приказаним на сл. 2А. У складу са теоријским очекивањима, флукс са уређајем са екраном „Д“ био је у просеку 14% мањи при протоку протока од К=350 Л/х/м2 и К=500 Л/х/м2 (п < 0,05) у поређењу са уређајем са „Ц“ екраном, али није било разлике између „Ц“ екрана (РЦД2А) екрана (РЦБ2А)=120 Л/х/м2 (п > 0,05) (Слика. 2Ц).
Ⅱ Препоруке за примену:
Стога се може закључити да је тип екрана критичан фактор који утиче и на перформансе процеса и на квалитет производа и да се мора правилно узети у обзир у смањеним моделима{0}}. Сходно томе, као одговор на упит, ако идентична Ц- касета са мембранском мембраном није доступна, није прикладно једноставно извршити директну замену на основу „исте величине пора, али различитог типа екрана“, као што је замена А- касетом са мембранском мембраном.
Директна замена (тј. коришћење истих оперативних параметара) генерално није репрезентативна, посебно у следећим случајевима:
· Када је производ осетљив на смицање{0}}(нпр. моноклонска антитела, фузиони протеини, вирусни вектори).
· Када је потребно тачно предвиђање великих{0}}перформанси процеса, укључујући проток, време филтрације и понашање загађивања.
· Када се спроводе студије карактеризације процеса да би се дефинисао простор за пројектовање критичних параметара процеса (ЦПП), као што су трансмембрански притисак (ТМП) и брзина унакрсног тока.
Да ли онда постоје неке друге одговарајуће алтернативне опције или мере имплементације? Након дискусије, тим Ксингцхен препоручује следећи приступ:
1. Идентификујте функционално еквивалентне алтернативне мембранске касете
Ово укључује идентификацију малих{0}} мембранских касета других добављача који показују сличне хидродинамичке карактеристике, посебно понашање при смицању.
Препоручује се да се консултујете са добављачима касета за ултрафилтрациону мембрану и затражите производе за лабораторијске{0}}размере који су дизајнирани на основу сличних принципа и показују динамику протока која је упоредива са Ц-касетом са каналом за екран који се користи у производњи.
Кључне параметре касета кандидата треба упоредити са циљном Ц-касетом за сито, укључујући висину канала (или хидраулички пречник), структуру екрана (нпр. тип екрана), материјал мембране и величину пора, пошто ови фактори одређују силе смицања које се стварају у касетама за ултрафилтрацију.
2. Користите А-касету са екраном и компензујте хидродинамичке разлике подешавањем радних параметара
У теорији, А-конфигурација сита обично има чвршћи канал протока од Ц-екрана, што може довести до већег смичног напона. Према томе, разлика смицања између два система под истом брзином протока треба да се процени помоћу прорачуна или симулације рачунарске динамике флуида (ЦФД).
Брзина протока (К) малог-размера А-система сита би затим требало да се подеси тако да напон на смицање који се ствара на површини мембране одговара напону на смицање који производи велики-систем сита Ц-под циљаним радним условима протока.
Под прилагођеним условима смицања, спроведите мале-експерименте да бисте измерили кључне индикаторе учинка као што су проток и стопа задржавања. Ове резултате треба затим упоредити са историјским подацима или паралелним експерименталним подацима са великог-система Ц-екрана да би се потврдила његова способност предвиђања.
3. Фокусирајте се на специфичне аспекте и успоставите модел смањене репрезентативности-надоле
Ако фокус карактеризације процеса није на производима који су{0}}осетљиви на смицање, или ако је примарни циљ процена карактеристика задржавања мембране, а не хидродинамике, онда утицај разлика на екрану може бити релативно мали.
Стога је неопходно показати да, у оквиру ваше студије, тип екрана није критичан извор варијабилности. На пример, ако је главни циљ да се истражи ефекат одсецања молекулске тежине мембране-(МВЦО) на задржавање циљног протеина, а процес ради у условима ниског-смицања, онда коришћење А-екрана за прелиминарни скрининг може бити прихватљиво.
Међутим, треба имати на уму да све наредне студије које укључују флукс, обраштање, време концентрације или агрегацију производа могу бити пристрасне због разлика у типу екрана.
