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层析工艺开发三点考量----工程化、成本控制与供应链安全

来源:苏州英赛斯智能科技有限公司      分类:工作原理 2024-09-29 13:22:07 4阅读次数
实验室阶段精心开发的工艺,其终极目标是顺利转移至生产阶段。基于此,本文将从工程化视角、成本控制策应链安全性三个方面剖析,旨在为层析工艺的开发过程引入新思维、新视角。


工程化考量:从细微处着眼,为规模化生产铺路


除表1中常规工艺会影响产品质量及效率外,因生产规模变化带来的工程问题亦会间接影响产品质量及效率。所谓工程化考量,是指在IND小试工艺开发阶段,即将工艺转移过程中一些因规模放大产生的工程问题考虑其中。虽然临床Ⅰ-Ⅲ期及工艺表征阶段会进行工艺优化和设计空间研究,但这些研究是建立在IND阶段开发的工艺基础上,如在工艺开发时将这些因素考量其中,可以提高后期的工艺优化、工艺表征、工艺转移、工艺放大的效率,降低项目成本。

表1:下游工艺对质量属性的潜在影响

数据来源于A-Mab:a Case Study in  Bioprocess Development


在IND阶段,需要快速高效,尽早拿到临床试验批件,为了平衡时间和工艺开发工程化考量的因素,建议从平台工艺开发时即加入工程化考量,后期在此平台上开发出的项目,即可满足申报效率,又提前考虑到工艺放大过程中产生的工程事宜。工艺开发过程中的工程化考量主要集中在如下方面:

01

配置关键步骤溶液的pH、电导精度






小批量溶液配置时很容易控制小量溶液的pH和电导,如精度控制在pH±0.05,Cond±0.5mS/cm。但当工艺放大至生产规模,如配置5000L溶液,虽有溶液配置SOP,但受限于人、机、料、法、环等因素,pH、电导精度一直控制在pH±0.05、Cond±0.5mS/cm是很有难度的。通常,需要挑选最关键,最难配的溶液做不同人、不同环境、不同pH和电导等检测设备的配置实验,计算系统误差,同时确认在此系统误差范围内是否满足工艺要求。所以早期工艺开发时尽量避免过于严苛的工艺,从而降低生产阶段生产人员的操作难度,同时也降低项目失败的风险,降低综合成本。






02

柱效设置陷阱






小试阶段因层析柱规模小,装柱比较容易,另外,为使工艺适应更宽泛质量的上游样品,往往将柱效设置的偏高。但在放大时,往往达不到这么高的柱效,或为了达到高柱效需反复装填层析柱,而生产规模的层析柱装柱要求高,所需时间更长。如1000/500mm的层析柱装柱,加上测柱效,可能需要3个人2天时间完成。另外,生产规模的柱效降低到工艺要求柱效以下,需要重新装柱,如果生产阶段设置很高的柱效工艺,会大大增加装柱的频率,从而影响车间全年的生产批次。建议在设置柱效参数时,兼顾工艺和工作量,寻找一个平衡点。






03

流速设置考量






在小试工艺开发阶段和生产阶段的样品质量可能差异较大,会造成在生产阶段有的步骤因为超压,只能降低流速,这时设置为固定流速,会产生工艺偏差,建议将部分工艺流速设置为一个范围,如容易超压的CIP阶段。






04

工艺步骤间尽量减少稀释,调pH,调电导等






在小试工艺开发阶段,因规模小,样品稀释、调pH、调电导、过滤等步骤均比较容易实现,但在生产规模,需要增加泵、管路、压力表、一次性样品袋、混匀等设备,同时也会增加很多验证步骤,所有这些均会增加工作量和生产成本,如果在工艺开发阶段,通过优化工艺,可以尽量减少这些步骤。






05

工艺开发层析柱规模选择






考虑和工艺表征阶段数据对比和柱壁效应,在IND工艺开发阶段不适宜选内径太大或太小的层析柱,一般选择1cm左右内径的层析柱比较适宜,小于6mm内径的层析柱柱壁效应显著升高,大于1cm内径的层析柱,在后期工艺优化和工艺表征阶段会耗费大量样品,但考虑到除病毒工艺验证的需求,柱内径需要综合考量。






06

柱床高度






在开发工艺时,柱床装填高度一般建议在一个区间范围,首先填料是一个悬浮状态,层析柱最终装填高度每次都可能不同;其次是标准层析柱内径型号有限,为了装填一定量的填料,除了通过内径调整装填体积,还可以通过在有限的装柱高度范围内调整装柱高度。






07

升温降温






实验室工艺很容易实现小量样品的升温降温,但当到生产规模时,首先,大量样品的快速而精准的升温降温不是件容易的事。其次,因为热胀冷缩的原理,对设备在不同温度,不同压力下的保压会有更高的要求;再次,温度的变化,会影响部分溶液的电导,降低工艺的稳定性,如含Tris缓冲体系的溶液。所有这些要求只会提高我们设备采购成本,所以我们在IND阶段的工艺开发过程中,尽量避免这种需要升温降温的工艺路线。






08

工艺放大一致性






层析工艺放大是一个类似线性放大工艺,但在工艺放大过程中,由于不同规模设备的死体积/流路体积,柱壁效应,系统流路设计,控制软件,检测部件等的不同,会造成出峰位置,峰高度,分辨率不一样。所以,在设备选型中,优先选择设计原理、流路设计、控制软件相同或相近的设备,有利于后期工艺转移及工艺放大,降低失败风险,减少工艺确认工作量。






层析工艺放大过程中,除了考量工程的问题,一般基于表2中原则放大。

表2 层析工艺放大原则



成本控制:精打细算,提升市场竞争力


企业生产的是商品,最终需要考量产品在市场的竞争力,这其中很重要的一点就是成本。在工艺开发阶段就有意识的考虑工艺的经济性,从源头降低生产成本:

1

简化工艺步骤:在工艺开发过程中,不仅要考量后期工艺放大中设备/耗材/人工等显性成本,也要考量工艺的不同,需要的GMP车间面积不同,人员排班不同等带来的运营成本,管理成本不同等隐形成本的增加。

2

多元化供应商策略:关键耗材应有备选供应商,避免使用独家产品,保证未来生产供应链的稳定性。供应商的充分竞争,会带来合适的价格和好的服务。


供应链安全性:未雨绸缪,保障生产连续性


1

建立多源供应商体系:是否在筛选平台工艺时,关键工艺的供应商设置为2家或者3家。虽然有长期供货协议的保证,但外部环境的不确定性可能造成未来供应的不稳定。比如新冠疫情期间,很多生物工艺关键设备和耗材供应不足,企业由于缺少备选供应商,临时进行工艺变更,导致生产停滞。

2

推进国产化进程:在全球贸易保护主义和地缘政治格局下,一些海外供应商供应的产品可能会有货期延长,关税增加,甚至断供的风险。积极寻求国内优质供应商合作成为当下之选。

总之,在平台工艺开发和IND阶段工艺开发中,既要兼顾时间效率,又要兼顾整个生命周期的统筹成本,做到真正的降低开发成本和生产成本,让产品在市场更有竞争力,保障市场供应,造福患者。

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苏州有限公司( Co., Ltd.)已推出实验室级别、中试级别及生产级别的层析系统,满足项目从工艺开发、中试到生产的全生命周期。实验室级别、中试级别及生产级别的层析系统均采用CDSystem软件平台控制,保证工艺在小试、中试到生产规模的转移过程中,高效放大。


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最近更新:2024-09-05 09:08:18
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