BioPAT^® 용량 적응 지원 방법

Ambr^® 또는 Biostat^®에서 세포주를 배양하는 것은 대용량(예: 1kL) 생물반응기와는 다른 물리적 특성을 가집니다. 공정의 에너지, 압력 및 혼합 시간은 과장될 수 있으며, 올바르게 이해, 전달 및 제어되지 않으면 공정 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. H. 베이클랜드의 말처럼 '작은 규모에서 실수를 저지르고 대규모에서 이익을 내라'는 격언이 BioPAT^® 도구 모음의 센서 및 소프트웨어 제어 솔루션의 핵심입니다.

BioPAT^® 는 다양한 단변량 및 다변량 공정 매개변수(매개변수 및 설정)를 정확하게 기록할 수 있는 분석 도구를 제공합니다. 이는 축소 모델에서 중요한 품질 특성(제품)에 대한 인과관계 연결을 지원합니다. 따라서 인라인 및 온라인 핵심 공정 매개변수를 사용하여 볼륨 규모, 처리 시간 및 제품 성능(공간-시간-수율/품질)을 고려한 상업용 공정의 제어 전략을 수립할 수 있습니다. 이를 통해 유연한 용량 조정 및 사이트 간 간소화된 공정 이전을 허용하는 더 원활한 적응이 가능해집니다. 결과적으로, 경험된 공정 '노하우'는 자동화된 제어 전략으로 전환되어 배치 궤적을 모니터링함으로써 실시간 품질 보증에 대한 책임을 집니다. 또한 생산 배치의 데이터는 공정을 검증하고 시스템 설계를 반영하여 각 제조 배치에 대한 검증을 실질적으로 지원할 수 있습니다.

연구실에서 상용 제조까지 프로세스를 진행하는 것은 성공을 향한 여정에서 모두가 거쳐야 하는 과정입니다. 선택된 경로와 마주치는 장애물은 이 여정의 성공 여부를 결정할 것입니다. 관련된 위험과 비용은 균형을 맞추고 고려되어야 하며, 기술 설계, 제품/공정 이해, 최종 시스템 제어 및 규제 준수와 최적의 타협점을 찾아야 합니다.

전체 용기에 균질하거나 균일한 용액을 만드는 목표는 그 용기가 작을수록 상당히 쉽습니다. 따라서 미세한 생산 공장(세포)의 공급 요구 사항을 이해하는 것은 대사 산소 요구 사항과 부분적으로 관련됩니다. 따라서 용적 산소 섭취율(OUR)을 알고 바이오리액터 액추에이터에 대한 피드백 제어를 통해 공급을 미세 조정하면 산소 제한이 없어집니다. 분석 장치의 배치, 교정, 샘플 빈도, 정확성 및 통신은 해당 제어의 성공을 결정할 것입니다. 소규모 실험은 센서 배치의 영향을 낮추고 긴 처리 시간은 샘플 빈도를 줄일 수 있으므로 교정, 정확성 및 통신의 중요성이 paramount합니다.

모든 호기성 바이오리액터 가스 전략은 주로 공기를 사용하며, 프로세스 복잡성 또는 세포 요구 사항에 따라 산소, 이산화탄소 및 질소의 수준 또는 농축을 사용합니다. 모든 생명체는 산소를 사용하고 이산화탄소를 생성하므로 세포의 총 활동은 호흡 방식으로 이해할 수 있습니다. 입구 가스의 조성 변동성은 일반적으로 최소이며, Biostat^® 질량 유량 컨트롤러를 사용하여 유량을 정확하게 측정하고 제어할 수 있습니다. 따라서 배기 가스 조성을 측정하는 분석 장치를 사용하면 질량 균형 계산을 통해 산소 섭취와 이산화탄소 생성을 알 수 있습니다. 이 데이터와 계산이 실시간으로 수행되면 세포의 산소 요구 사항에 맞춘 대사 제어 루프를 설정할 수 있으며, 이는 Biostat^® 용적 산소 및 이산화탄소 전달 속도(모든 규모에서)를 조정합니다.

시간은 돈이며 상업용 제조 세계에서 특히 생물학적 제품의 경우 매 분이 중요할 수 있습니다. 따라서 공정 추적 및 다음 공정 단계로 이동하기 위한 명확한 지점을 설정하면 과소/과다 투입을 방지하고, 배치 간 변동성을 줄이며 업스트림 제조 공정 라인의 긴밀한 일정 관리를 가능하게 합니다.

상업용 바이오 제조에서 원하는 세포 밀도에 도달하고 다음 크기의 용기에 접종하여 세포 성장을 단계적으로 확장하는 방법은 전체 업스트림 공정 시간에 큰 영향을 미칩니다. 알 수 없는 요인이 세포 성장률에 영향을 미치면 이 시간은 변동하여 공정 계획 및 일정 수립에 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 온라인 세포 밀도 추적을 통해 접종물을 정확히 원하는 시점에 이동하고 일정 변경에 대해 조기에 파악할 수 있어 공정 계획을 개선할 수 있습니다. 이를 통해 규모 확대 이전과 관련된 가동 중단 시간을 최소화하고 적시 제조 및 업스트림 용량 증대의 가능성을 열 수 있습니다.

공정 개발의 주요 목표 중 하나는 상업적 제조에서 수율, 회수율을 높이고 최종 제품의 품질을 개선하는 것입니다. 공정을 개선하기 위해서는 확립된 방법에 대한 엄격하게 계획되고 문서화된 조사가 필요합니다. 따라서 변경 가능한 요인들을 스크리닝하고, 상업적 공정의 물리적 한계 내에서 그들의 상호작용을 매핑하면 운영 조건의 표면 응답을 얻을 수 있습니다.

생물공정의 생산 및 정제 단계에 영향을 미치는 많은 물리적, 화학적 요인들을 모두 고려할 수는 없습니다. 그러나 스크리닝 실험을 사용하면 중요한 품질 속성에 가장 강한 영향을 미치는 핵심 요인들을 매핑하고 더 잘 이해할 수 있습니다. 이러한 실험 설계를 통해 각 요인의 영향력과 가능한 상호작용에 대한 추가 평가를 통해 운영 창을 더 명확한 표면 플롯으로 좁힐 수 있습니다. 이 시점에서 요인의 편차가 품질에 어떤 영향을 미칠지에 대한 명확한 지식이 개발됩니다. 따라서 안전 마진과 실패 영역을 명확하게 정의할 수 있습니다. 마지막으로, 견고성 테스트를 통해 실제 규모 확대 데이터로 모델을 검증하고 고정된 지점이 아닌 운영 밴드를 기반으로 알람 기능과 공정 사양을 구현할 수 있습니다.

생물공정의 원활한 진행을 위해서는 문제, 지연 및 제조 시간표에 맞추는 작업이 자주 필요합니다. 따라서 중요한 품질 특성을 저해하지 않고 배양 단계의 종료 지점을 예측 가능하게 늦추거나 지연시킬 수 있다면 상업적 제조에 더 큰 유연성을 제공할 수 있습니다. 이를 통해 더 나은 운영자 관리 계획과 제조 비용 절감이 가능합니다.