Mierka UF/DF{0}}Modelovanie nadol s alternatívnymi kazetovými kanálmi obrazovky

Čo by sa malo urobiť, ak je konštrukčný priestor vytvorený počas charakterizácie procesu širší alebo užší ako rozsahy prevádzkových parametrov používané na výrobu šarží klinického skúšania fázy III?

Ⅰ. Analýza problému

Zváženie:Otázka sa týka reprezentatívnosti-zmenšeného modelu pre proces ultrafiltrácie/diafiltrácie (UF/DF). Keďže kanálová ultrafiltračná kazeta C- s požadovanou veľkosťou pórov/MWCO nie je k dispozícii, plánuje sa použiť ako náhradu ultrafiltračná kazeta s kanálom A{3}}. Kľúčovou otázkou je, či A-kazeta s obrazovkou môže slúžiť ako reprezentatívny zmenšený-model.

Aby sme odpovedali na túto otázku, musíme najprv pochopiť, či existujú rozdiely medzi ultrafiltračnými kazetami s rôznymi dizajnmi kanálov obrazovky a aký vplyv môžu mať tieto rozdiely na proces UF/DF.

1. Výber rôznych typov kanálov obrazovky v ultrafiltračných kazetách

 

Pokiaľ ide o znalosti rôznych typov sitových kanálov v ultrafiltračných kazetách, podrobný popis je uvedený v (Dokument 1: Vývoj procesu ultrafiltrácie/diafiltrácie aplikácií s vysokou koncentráciou/viskozitou):

V súčasnosti ponúkame štyri rôzne obrazovky: (A, C, D a V) v rade formátov kaziet Pellicon®.

 

Obrazovka: Tesné sito, ktoré sa používa pre zriedený proteínový roztok alebo roztoky s nízkou viskozitou. Pevná väzba nie je vhodná pre vysoko koncentrované proteínové roztoky, pretože pri vyšších viskozitách je pokles tlaku neprijateľne vysoký. Táto clona však zvyčajne poskytuje vynikajúci výkon toku.

 

C obrazovka:Hrubé sito, ktoré sa používa pre prúdy produktov s viskozitou do 15 cP. Sito C poskytuje dobrý výkon toku, ale pokles tlaku je nad hranicou použitia, keď sa viskozita zvyšuje.

 

Obrazovka V: Závesná C obrazovka. V sito poskytuje nižšie tlakové straty ako C sito, ale výkon toku je oveľa nižší v porovnaní s C sitom.

 

D obrazovka: Toto nové sito má hrubšiu sieť a zmenenú väzbu v porovnaní so štandardným sitom C. Bol navrhnutý tak, aby ponúkal nižší pokles tlaku bez veľkého zníženia výkonu toku pri použití technológie zaveseného sita.

 

Na základe vyššie uvedeného popisu rôznych typov obrazoviek a verejne dostupných informácií možno charakteristiky rôznych kanálov obrazoviek zhrnúť takto:

 

2. Vplyv rôznych typov kanálov obrazovky na procesy UF/DF

Na základe vyššie uvedeného opisu možno rozumne vyvodiť, že rôzne typy kanálov obrazovky priamo ovplyvňujú výkon procesu UF/DF:

 

Dynamika tekutín a šmyková sila:
 

Pretože sitová (sieťová) štruktúra určuje priebeh prúdenia tekutiny cez povrch membrány, ako aj stupeň turbulencie a výsledné vytvorené šmykové sily.

 

Účinnosť prenosu hmoty:
 

Typ sita ovplyvňuje polarizáciu koncentrácie a kontrolu zanášania membrány.

 

Výkon procesu:
 

Ako je konečný tok, miera retencie a kvalita produktu (napr. agregácia vyvolaná šmykom-).

 

(Odkaz 2: "Účinok kanála-indukovaného šmyku na biologické látky počas ultrafiltračnej diafiltrácie (UF/DF), 2016")demonštruje vplyv šmykových síl vyvolaných rôznymi návrhmi skríningových kanálov na kvalitu biofarmaceutických produktov, ako sú monoklonálne protilátky a fúzne proteíny.

V tejto štúdii sa za štandardizovaných výrobných podmienok s pevným prívodným tokom (300 LMH) a transmembránovým tlakom (1,4 baru) hodnotili membránové moduly od troch výrobcov-MilliporeSigma, Pall a NovaSep-, vrátane konfigurácií so strednou obrazovkou, svetelnou-závesnou obrazovkou a otvoreným{5}}kanálom. Ako testovacie vzorky sa použili štyri reprezentatívne biologické látky vrátane IgG4 citlivých na strih, IgG1 tolerantných voči šmyku- a fúznych proteínov. Analytické metódy, ako sú testy filtrovateľnosti SEC, MFI, DLS a Vmax, sa použili na systematické hodnotenie hydraulického výkonu rôznych dizajnov kanálov a ich vplyvu na kvalitu produktu.

Experimentálne výsledky ukazujú, že štruktúra kanála (siete) priamo určuje intenzitu šmyku a účinnosť prenosu hmoty. Kanál stredného sita vykazoval najvyšší koeficient prenosu hmoty; avšak šmykové napätie steny aj celkové šmykové napätie boli významne zvýšené. Na rozdiel od toho konfigurácia s otvoreným-kanálom (bez sita) generovala najnižšie šmykové napätie, ale trpela extrémne slabým výkonom prenosu hmoty, čo si vyžadovalo nadmerné cykly recirkulácie a malo za následok nízku efektivitu procesu. Kanál svetelného závesu obrazovky (Pellicon D) preukázal najlepší celkový výkon. Jeho koeficient prenosu hmoty bol iba o 22 % nižší ako pri strednej obrazovke, no o 260 % ​​vyšší ako pri dizajne s otvoreným-kanálom. Medzitým bolo jeho celkové šmykové napätie najnižšie spomedzi všetkých konfigurácií, iba 1 120 Pa. Pokiaľ ide o kvalitu produktu, proteíny citlivé na šmyk spracované pomocou stredného sita vykazovali 78 % až 186 % nárast rozpustných agregátov spolu s výrazným nárastom viditeľných častíc. Hodnota Vmax pre 0,2 μm sterilizačnú filtráciu bola veľmi nízka, čo naznačuje silné znečistenie membrány a zlú filtrovateľnosť. Na rozdiel od toho vzorky spracované pomocou svetelného suspenzného sitového kanála vykazovali iba 0% až 25% zvýšenie agregácie, výrazne znížené hladiny častíc a 3 až 18-násobné zlepšenie filtračného výkonu. Štúdie s vysokou-koncentráciou koncentrácie ďalej potvrdili, že sitový kanál so suspenziou svetla udržiaval stabilný transmembránový tlak a mohol ľahko dosiahnuť koncentrácie nad 200 g/l. Na porovnanie, kanál so strednou obrazovkou vykazoval prudký nárast tlaku pri vysokých koncentráciách, čo sťažovalo dosiahnutie cieľových koncentrácií a malo za následok zhoršenú kvalitu produktu.

 

(Odkaz 3: "Ultrafiltračné správanie rekombinantných adeno-asociovaných vírusových vektorov používaných v génovej terapii", 2021)porovnali vplyv návrhov kanálov C-obrazovky a D{1}}obrazovky na proces UF/DF vektorov AAV.

Výsledky ukázali, že keď sa použilo D{0}}sieto, kritický transmembránový tlak (TMP) bol nižší a priemerný tok sa znížil o 14 %.

Obr. 2C znázorňuje tok verzus údaje TMP s použitím 30 kDa membrány s obrazovkou „D“. D sito alebo V sito by v tejto práci nebolo vhodné na ultrafiltráciu privádzaných prúdov s nízkou viskozitou. Minulá práca našej skupiny používala tieto skríningové kanály pre vysokokoncentrované monoklonálne protilátky a Fc-fúzne proteíny [13,33]. V prípade AAV2 so zariadením s obrazovkou „D“ sa kritický TMP dosiahol pri nižšej TMP ako pri zariadení s obrazovkou „C“ znázornenom na obr.. 2A. V súlade s teoretickými očakávaniami bol tok so zariadením s obrazovkou „D“ v priemere o 14 % nižší pri prietokoch Q=350 L/h/m2 a Q=500 L/h/m2 (p < 0,05) v porovnaní so zariadením s obrazovkou „C“, ale nebol žiadny rozdiel medzi obrazovkou „C“ (RC2A) (Q{2B9) s prietokom na obrazovke zariadení {RC2B}} L/h/m2 (p > 0,05) (obr. . 2C).

ⅡImplementačné odporúčania:

Dá sa preto dospieť k záveru, že typ obrazovky je kritickým faktorom ovplyvňujúcim výkonnosť procesu aj kvalitu produktu a musí sa náležite zvážiť v zmenšených{0} modeloch. Ak teda v reakcii na otázku nie je k dispozícii identická kazeta s membránou C-, nie je vhodné jednoducho vykonať priamu náhradu na základe „rovnakej veľkosti pórov, ale iného typu obrazovky“, ako je jej nahradenie kazetou s membránou obrazovky A-.

Priama substitúcia (tj použitie rovnakých prevádzkových parametrov) nie je vo všeobecnosti reprezentatívna, najmä v nasledujúcich prípadoch:

· Keď je produkt citlivý na strih -(napr. monoklonálne protilátky, fúzne proteíny, vírusové vektory).

· Keď sa vyžaduje presné predpovedanie{0}}výkonnosti procesu vo veľkom meradle, vrátane toku, času filtrácie a zanášania.

· Keď sa vykonávajú štúdie charakterizácie procesov s cieľom definovať priestor návrhu kritických parametrov procesu (CPP), ako je transmembránový tlak (TMP) a rýchlosť priečneho toku.

Existujú potom nejaké iné vhodné alternatívne možnosti alebo implementačné opatrenia? Po diskusii tím Xingchen odporúča nasledujúci prístup:

 

1．Identifikujte funkčne ekvivalentné alternatívne membránové kazety

Ide o identifikáciu malých-membránových kaziet od iných dodávateľov, ktoré vykazujú podobné hydrodynamické vlastnosti, najmä správanie v šmyku.

Odporúča sa konzultovať s dodávateľmi kaziet s ultrafiltračnou membránou a vyžiadať si laboratórne-výrobky, ktoré sú navrhnuté na základe podobných princípov a vykazujú dynamiku toku porovnateľnú s kazetou s kanálom C-siete používanou pri výrobe.

Kľúčové parametre kandidátskych kaziet by sa mali porovnať s cieľovou C-kazetovou sitovou kazetou, vrátane výšky kanála (alebo hydraulického priemeru), štruktúry sita (napr. typu sita), materiálu membrány a veľkosti pórov, keďže tieto faktory určujú šmykové sily generované v ultrafiltračných kazetách.

 

2. Použite kazetu A-a kompenzujte hydrodynamické rozdiely úpravou prevádzkových parametrov

Teoreticky má konfigurácia A-siete zvyčajne užší prietokový kanál ako clona C-, čo môže mať za následok vyššie šmykové napätie. Preto by sa mal šmykový rozdiel medzi týmito dvoma systémami pri rovnakej rýchlosti prietoku odhadnúť pomocou výpočtu alebo výpočtovej simulácie dynamiky tekutín (CFD).

Rýchlosť prietoku (Q) malého{0}}sieteho A{1}}systému by sa mala potom upraviť tak, aby sa šmykové napätie generované na povrchu membrány zhodovalo s šmykovým napätím vytváraným veľkorozmerným -sietím C-systému pri cieľových podmienkach prevádzkového prietoku.

Za upravených šmykových podmienok uskutočňujte experimenty v malom-meradle na meranie kľúčových ukazovateľov výkonnosti, ako je tok a miera udržania. Tieto výsledky by sa potom mali porovnať s historickými údajmi alebo paralelnými experimentálnymi údajmi z veľkého -systému C{3}} obrazovky, aby sa overila jeho prediktívna schopnosť.

 

3. Zamerajte sa na konkrétne aspekty a vytvorte zmenšený-model reprezentatívnosti

Ak sa charakterizácia procesu nezameriava na produkty citlivé na šmyk{0}} alebo ak je primárnym cieľom vyhodnocovať skôr charakteristiky membránovej retencie než hydrodynamiku, potom môže byť vplyv rozdielov na obrazovke relatívne malý.

Preto je potrebné preukázať, že v rámci vašej štúdie nie je typ obrazovky kritickým zdrojom variability. Ak je napríklad hlavným cieľom preskúmať vplyv meniča-membránovej molekulovej hmotnosti (MWCO) na retenciu cieľového proteínu a proces funguje za nízkych-šmykových podmienok, potom môže byť prijateľné použiť A-screen na predbežný skríning.

Malo by sa však uznať, že akékoľvek následné štúdie zahŕňajúce tok, zanášanie, čas koncentrácie alebo agregáciu produktu môžu byť skreslené v dôsledku rozdielov v type skríningu.