モノクローナル抗体製造用のバイオプロセススキッド: 実践的な選択ガイド

バイオプロセススキッドがモノクローナル抗体製造に適合する場所

バイオプロセス スキッドは、単一の構造フレームに取り付けられた熱交換器、ポンプ、バルブ、センサー、配管、制御ロジックのモジュール式アセンブリです。 mAb 製造において最も関連性の高いタイプは、伝熱スキッドと温度制御ユニット (TCU) です。これらのシステムは、熱流体を定義された温度と流量でバイオリアクター、保持タンク、プロセスストリームに供給し、プロセスの要求に応じて熱を追加または除去します。

上流では、細胞培養は撹拌タンク バイオリアクターで行われます。そこではスキッドが設定値を維持し、増殖する培養物によって発生する熱に反応し、収穫前の冷却などの移行を管理する必要があります。下流では、同じスキッドファミリーがウイルスの不活化、中間保持ステップ、および製剤化に役立ちます。適切に設計された施設では、再構成することなく 1 つのスキッドで複数のユニット操作をカバーできます。

精密な温度制御が交渉の余地のない理由

温度は、mAb の品質に影響を与えることが証明されているプロセスパラメータです。 CHO 細胞培養物は、温度が 37 °C を超える温度が長期間続くと急速に生存能力を失います。低 pH のウイルス不活化ステップでは、酸と温度の組み合わせがウイルスを不活化するメカニズムです。容器内に制御されていないコールドスポットがあると、不活性化が遅くなり、規制上の安全マージンを侵害する可能性があります。

バイオプロセススキッドは閉ループ制御でこれに対処します。典型的な性能仕様は次のとおりです。 ±0.5°Cの定常状態精度 バッチ記録で定義されたウィンドウ内で保持タンクをプロセス温度から不活性化設定値まで上昇させるランプ速度で、供給された熱流体の温度を調整します。これらはマーケティング上の数字ではありません。これらはプロセス検証プロトコルに書き込まれ、工場の受け入れテストで検証されます。

スキッド内の熱交換装置

熱交換器は熱伝達スキッドの中心です。衛生的なバイオ医薬品サービスでは、一般的な選択肢として、プレート熱交換器、シェルアンドチューブ ユニット、二重管シート (DTS) や毛細管熱交換器などの特殊な設計が挙げられます。

二重管シート熱交換器

DTS 設計は、ユーティリティ流体 (グリコール、プラント水、蒸気) が製品側の流れと共存する場合に特に注意が必要です。 DTS 熱交換器には、2 番目のチューブシートと大気に開放された中間チャンバーがあります。溶接部またはチューブが破損した場合、両方の流体が互いに混合するのではなく、通気スペースに排出されます。多くの場合、その 1 つの設計詳細によって、ユーティリティ ループとプロセス流体間の熱伝達の選択が決まります。シロックス サニタリーDTS二重管シート熱交換器 はまさにこのサービスのために構築されており、衛生的な設計と完全な材料トレーサビリティを備えています。

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キャピラリチューブ熱交換器

毛細管熱交換器は、プロセス容積が小さく、交換器内の生成物の滞留を最小限に抑える必要がある場合に役立ちます。表面積対体積比が高いため、研磨ループや少量のプロセスラインで効果的です。

工程段階ごとにスキッドの役割がどのように変化するか

選択プロセスをより具体的にするために、以下の表に、温度制御が典型的な mAb シーケンスのどこに現れるか、およびスキッドが実際に何をするかをまとめます。

実務的な調達基準

スキッド プロジェクトの設置後に見られる問題のほとんどは、材料と仕上げ、清掃性、ユーティリティの統合、および文書化という 4 つの問題によって引き起こされます。

材質と表面仕上げ

接液部は次のとおりにしてください。 316Lステンレス鋼 、好ましくは電解研磨されており、プロセス接触面の粗さは次のとおりです。 Ra 0.4μm 。すべての接液コンポーネントの材料証明書とトレーサビリティを要求します。調達時に見落とされた矛盾は検証中に表面化し、その時点で修復するには多額の費用がかかります。

洗浄性と衛生的な設計

mAb 製造に使用されるスキッドは、その場で洗浄および滅菌されます。設計は ASME BPE 原則 (傾斜した排水可能なライン、デッドレッグなし、低ホールドアップバルブ、衛生的なクランプまたは溶接接続) に従う必要があります。排水性をどのように検証しているかをベンダーに尋ねてください。工場の受け入れテストの一部として実行される排水テストが適切な答えです。

ユーティリティの統合

すべてのスキッドには、蒸気圧力、冷水またはグリコールの温度、冷却水の流れ、計器用空気など、定義された供給条件が必要です。注文する前に、プラントユーティリティがスキッドの必要な動作範囲を満たしていることを確認してください。 6 バールの蒸気用に設計されたスキッドは、3 バールでは機能しません。

制御システムと文書

GMP の動作には、21 CFR Part 11 および Annex 11 に基づいて検証できるデータ ロギング、監査証跡サポート、およびアラーム管理を備えた PLC が必要です。ドキュメント パッケージには以下が含まれている必要があります。

• P&ID と電気回路図
• すべての接液コンポーネントの材料証明書
• 溶接ログと表面仕上げ証明書
• 静水圧試験および機能試験レポート
• 工場での受け入れテスト結果

注文する前に、完全なドキュメント パッケージに同意してください。

スキッド型と現場構築型: 効率の比較

スキッドアプローチにより、エンジニアリングリスクが建設現場から工場現場に移され、そこでは制御が容易になります。スキッドは制御装置とともに組み立てられ、模擬荷重でテストされ、文書化されたユニットとして出荷されます。現場での作業は、スキッドを所定の位置に持ち上げて、ユーティリティとプロセスラインを接続し、試運転するだけです。

現場で構築されたシステムは、より多くの請負業者を現場に派遣し、より長いクリティカル パスを作成し、事後に組み立てる必要がある文書を作成します。実際の結果として、スキッド システムは通常、より迅速に稼働し、占有床面積が少なくなり、追加のラインあたりのエンジニアリング時間が短縮され、並列列車で複製できるようになります。

Shiloc のバイオプロセス スキッド製品

これは、Shiloc のバイオプロセス装置が設計された背景です。同社はヨーロッパの流体プロセスエンジニアリングの経験を活かし、mAb 製造の温度制御と衛生的な熱伝達要件に適合する統合スキッドを提供しています。

の インテリジェントバイオプロセス熱伝達スキッドユニット 一次熱交換器、熱流体循環、制御バルブ、計器類を工場でテスト済みの 1 つのパッケージにまとめています。これらは、単一のバイオリアクター、または任務が適切に設定されている場合には一連の容器にサービスを提供できます。の バイオ医薬品用精密温度制御ユニット は、異なるプロセス領域で同時に独立した制御ループが必要な場合のコンパニオン製品です。

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Shiloc は、スキッドに加えて、DTS、キャピラリ、チューブインチューブ、シェルアンドチューブなどの衛生熱交換器も供給しているため、エンジニアリング チームは各プロセスに適切な伝熱面を選択できます。の バイオプロセス統合スキッド製品範囲 この装置の完全な概要と、詳細な説明を示します。 これらのスキッドが現代のバイオプロセス製造をどのようにサポートしているか 業界ニュースセクションでご覧いただけます。

の Practical Takeaway

mAb 施設の拡張が停滞する場合、その原因がリアクター自体にあることはほとんどありません。通常、必要な温度、クリーニング性、または文書化を実現できないのは周辺システムです。バイオプロセス スキッドは 3 つすべてに対応し、設置時間と検証の労力を同時に削減します。現場で構築されたループと工場スキッドのどちらを選択するかを決定する前に、材料、制御精度、ユーティリティ条件、ベンダーが提供する文書を比較してください。これら 4 つの点において、目的に合わせて設計されたスキッドは、予測可能なプロジェクトと、最悪の瞬間に驚きを生み出すプロジェクトとの違いになります。

チームが mAb プロジェクトの真っ最中で、温度制御や熱伝達スキッドの指定についてサポートが必要な場合は、 弊社のエンジニアリングチームにお問い合わせください プロセス要件に合わせて。