如何将生物药连续化生产变成现实？

在生物制药上游工艺中，连续灌注细胞培养已经相当成熟。已有十几款药物采用灌流工艺进行商业化生产。然而，连续下游工艺在已上市生物药品生产中并不常见。生物药下游工艺的连续化生产依然面临诸多挑战。下表列出了目前全球范围内布局连续化生产的企业建设情况。

连续生产平台建设与运营中的主要挑战

作为生命科学领域的先行者，一直致力于帮助生物制药企业提供降本增效的解决方案。端到端连续流平台放大生产解决方案可以应对以上的诸多挑战。接下来将分别介绍下游连续生产的4大平台技术。

有关PCC技术在蛋白A亲和层析方面的应用，已经有不少的报道，在灌流培养工艺中对于下游连续捕获的一大挑战是细胞罐内表达产物的浓度持续变化，如果需要实现和连续捕获的无缝对接，就需要连续捕获的系统具备根据浓度变化动态调节上样载量。连续流层析系统 (Periodic counter-current chromatography) 针对这一工艺特点，开发了UV动态控制 (Dynamic Control) 功能，串联上样时两根层析柱前后各有一个UV检测器，用于实时监测在线的UV变化。如图3，通过计算进样料液的UV值 (UV Sample) 和经过第一根层析柱后的穿透UV值 (Breakthrough Curve) 与基线 (Base Line) 的差值来计算ΔUV，在工艺开始前通过设定ΔUV来控制上样终点，可以实现对上样过程的实时动态监控，确保上样过程可以有效识别不同层析柱间的体积差异，并且根据实际料液浓度的变化或柱效的变化进行灵活的调整，保持第一根层析柱稳定的过饱和程度（图4A，4C）, 从而达到每根层析柱纯化效果的稳定（图4B，4D）。保障洗脱样品浓度及收集体积的稳定性，最大化利用填料载量及工艺效率。进而保障后续连续病毒灭活及连续精纯过程运行流速稳定及工艺载量的一致性。

得益于在工业级连续流层析系统 (Bioprocess PCC) 上各柱位间可以任意串联，Bioprocess PCC连续流层析系统同样可以应用于连续精纯工艺的生产，比如直通式 (STP) 连续层析工艺模式。其主要优势在于将两个精细纯化步骤进行自动、连续化的衔接，以减少和消除步骤中间的等待时间。以经典的抗体精纯工艺为例，根据具体工艺的不同，可以将直通式设计为结合洗脱模式 (B/E) -流穿模式 (FT) 的衔接，或者流穿模式 (FT) -流穿模式 (FT) 的衔接（图13）。已经有实验数据，表明了这两种直通式设计，衔接前面步骤的蛋白A连续层析捕获，可以取得合格的抗体质量结果 。

工业级连续流层析系统 (Bioprocess PCC) 采用SS不锈钢设计，搭配高性能LEWA隔膜泵以及自研UV900紫外检测器可以支持>2000h长时间运行。支持30天以上的的持续运转，可以降低连续生产过程宕机风险。

Cadence VI系统是一款全自动连续低pH病毒灭活系统，搭配有两个收集mixer、酸碱泵（外接袋子或Mixer）和转料泵。通过程序自动控制按顺序自动执行：洗脱液收集、pH值降低、低pH值孵育、pH值中和，以及样品转移到下一个单元等操作。可以实现病毒灭活过程的连续化生产，通过工艺设计可以完美的匹配捕获层析连续洗脱过程。对比手动低pH孵育过程，可节省30%-40%样品调节时间。实现无中断连续化运行，连续VIN运行过程视频演示如下：

Cadence VI采用独特的pH探头设计，能够快速润湿，提供准确读值并可以实时反馈酸碱泵的启停。pH探头可进行高压灭菌，使用前可以进行无菌对接，确保使用时无外源污。pH探头能够长时间稳定工作，提供准确的pH值，使用过程中无需再进行校准。连续48h运行过程见下图；与外部校准过的pH探头相比，系统的pH探头误差在±0.05 pH范围之内，优于±0.1 pH精度范围。

Cadence VI搭配的交互式软件，代表了最新一代的自动化理念，所有交互和工作流程都经过精心设计和测试。操作直观便捷，内置Flowkit安装向导，最大限度地降低误操作风险，轻松实现人机交互。内置全套方法模板，兼容批次和连续两种处理模式，可实现快速配方编辑，一键启动，保障低pH孵育及回调过程全自动化运行。

连续下游工艺中有相当大体积和数量的缓冲液需求。对于500L规模灌流连续生产工艺，整个生产过程预计需要消耗数万升缓冲液，这些缓冲液如果采用传统方式一次进行配置，需要大量厂房空间进行存储，不锈钢罐体硬件成本投入高，通过在线配液系统定期配置缓冲液可以缩小存储罐体积，解决以上问题。的在线配液技术 (IC) 的设计理念是基于PAT动态反馈技术，使用单一组分的共轭酸、碱、盐、水和添加剂等作为单一母液组分（图7），根据缓冲液CQA的不同要求，采用不同的反馈控制回路（图8），实现了配制的缓冲液达到预期的缓冲浓度，盐浓度或电导率、pH等CQA要求的配液技术。在线配液系统简化了缓冲液的制备，并显著降低了储罐体积、缓冲液配置数量和占地面积实现缓冲液的自动化配置。够缩短了人工制备时间。定制的在线配液系统可以用作缓冲液制备站，供给整个连续生产过程缓冲液消耗。

单向切向流过滤 (SPTFF) 技术可以实现连续流浓缩工艺过程。作为Pall专利技术，与传统TFF过滤相比，单向切向流通过串联多级膜包，利用空间换时间，料液仅一次通过工作泵和膜包，无需经过反复循环，从而有效减少样品受到剪切力的影响。凭借高效的转换效率和单次流向，SPTFF可以实现在线连续浓缩和换液，有效减少罐体和硬件设备的体积（通常可减少至4倍以上）。其次在连续生产过程还可以考虑将SPTFF技术应用于灌流培养早期表达量偏低，需要进行样品富集的工艺过程中。可以提高整个生产过程产量，提升纯化效率。同时可以提供可放大的单向切向流过滤系统解决方案，有非常丰富的单向切向流过滤系统放大经验。

总 结

 1 

生物制药连续生产端到端解决方案

 2 

连续流生产技术赋能高效生产

 3 

生物工艺强化之连续生产介绍

 4 

连续生产的机遇与挑战

 点亮

与

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