Škálovanie bioprocesu od laboratória po výrobu
Prenos procesu z jednej mierky do druhej nie je násobenie objemu: mení sa, ako kultúra dostáva kyslík, ako sa mieša a akému šmykovému namáhaniu je vystavená. Táto stránka zhŕňa kritériá, podľa ktorých sa prenos posudzuje, a štvorstupňovú cestu od 250 ml po viac než 1 000 l WV, ktorou ju vedie platforma Vinci.
Od výskumu po výrobu, jedna platforma
Tie isté parametre a recepty Bioflex™ vás prevedú od laboratórneho stola po priemyselnú škálu a znižujú riziko prenosu medzi etapami.
Bioreaktory a fermentory sterilizovateľné in situ pre V&V
Séria BioSIP.
Pozrieť systém →
Bioreaktory a fermentory sterilizovateľné in situ pre pilot a výrobu
Séria BioFerm.
Pozrieť systém →
Veľkokapacitné bioreaktory a fermentory sterilizovateľné in situ
Bioreaktory na mieru.
Pozrieť systém →Podľa čoho sa posudzuje prenos mierky
Nedá sa zachovať všetky naraz: škálovanie pri konštantnom špecifickom príkone dá inú obvodovú rýchlosť. Škálovanie znamená vybrať, ktoré kritérium platí, a zdokumentovať, čo smie kolísať.
kLa
Objemový koeficient prenosu kyslíka je najčastejšie používaným kritériom pri aeróbnych procesoch: medzi mierkami sa udržiava konštantný, pretože určuje, koľko kyslíka sa skutočne dostane k biomase. Mení sa s otáčkami miešadla a prietokom plynu, takže rovnaká hodnota sa v každej mierke dosiahne inou kombináciou oboch.
Špecifický príkon (P/V)
Výkon rozptýlený na jednotku objemu spája miešanie so šmykovým namáhaním. Jeho udržanie na konštantnej úrovni zachová režim miešania, no s rastúcim objemom si vyžiada nižšie otáčky miešadla — preto sa proces neprenesie skopírovaním otáčok.
Obvodová rýchlosť miešadla
Práve tá určuje šmykové namáhanie, ktorému sú bunky vystavené. Pri citlivých kultúrach — cicavčie bunky, mycéliová biomasa — býva obmedzením, ktoré prevažuje nad ostatnými, a rozhoduje o geometrii miešadla skôr než o jeho otáčkach.
Špecifický prietok plynu (vvm)
Objemy plynu na objem kvapaliny za minútu sa neprenášajú lineárne: pri väčšej mierke rovnaké vvm znamená oveľa viac plynu, viac peny a silnejšie odstraňovanie CO₂. Zvyčajne sa namiesto vvm škáluje povrchová rýchlosť plynu.
Geometrická podobnosť
Pomer výšky a priemeru, priemer miešadla k priemeru nádoby, počet a poloha narážok: zachovanie proporcií medzi mierkami je to, čo robí procesné údaje porovnateľnými. Kde úplná podobnosť nie je možná, vyberiete, ktorý pomer zachovať.
Čas miešania
Čas, ktorý nádoba potrebuje na opätovné dosiahnutie homogenity po dávkovaní, rastie s objemom. Vo výrobnej mierke práve on rozhoduje, či pridanie zásady alebo živiny vytvorí lokálny gradient pH či substrátu skôr, než sa rozptýli.
Čo zostáva rovnaké pri raste mierky
Rovnaké recepty
Bioflex™ sprevádza rovnaký proces od laboratória po priemyselnú mierku: recepty, sekvencie a profily dávkovania sa prenášajú medzi stupňami namiesto prepisovania.
Rovnaké veko
Veko stolových systémov je rovnaké od sklenenej nádoby po nerezovú: sondy, prípojky a usporiadanie odberu vzoriek zostávajú tie, na ktorých bol proces vyvinutý.
Rovnaké merané parametre
pH, rozpustený kyslík, teplota, tlak a biomasa sa snímajú rovnakým meracím reťazcom v každej mierke, takže laboratórne a pilotné údaje sa porovnávajú bez zosúlaďovania.
Jednotná sterilizácia
Od autoklávovania v laboratóriu po sterilizáciu in situ pilotných a priemyselných systémov sú cykly SIP a CIP automatizované a zaznamenávané: skok mierky nemení spôsob validácie procesu.
Časté otázky o škálovaní
Prechod z trepacej banky do bioreaktora mení spôsob, akým kultúra dostáva kyslík: v banke prebieha výmena cez povrch, v bioreaktore cez bublinky. Začína sa preto stanovením kritéria, ktoré treba zachovať — pri aeróbnom procese takmer vždy kLa — a v každej mierke sa odvodí kombinácia miešania a prietoku plynu, ktorá ho dosiahne, pričom sa overí, že obvodová rýchlosť miešadla zostáva pod hranicou tolerovanou bunkovou líniou. Na ceste Vinci sa tento vývoj robí na stolových systémoch od 250 ml do 30 l WV a prenáša sa na ďalšie stupne s nezmenenými receptami a meracím reťazcom.
V praxi sa používa šesť kritérií: kLa, špecifický príkon P/V, obvodová rýchlosť miešadla, špecifický prietok plynu, geometrická podobnosť a čas miešania. Nedá sa zachovať všetky naraz: škálovanie pri konštantnom P/V dá napríklad inú obvodovú rýchlosť. Škálovanie znamená vybrať, ktoré kritérium pre daný proces platí, a zdokumentovať, čo smie kolísať.
Cesta zahŕňa štyri stupne: 250 ml – 30 l WV v laboratóriu so sériou Biobook, 20 – 100 l WV pre výskum so sterilizáciou in situ so sériou BioSIP, 250 – 800 l WV pre pilotnú a výrobnú fázu so sériou BioFerm a nad 1 000 l WV s bioreaktormi na mieru. Stupne zdieľajú riadiacu platformu, takže prenos sa týka procesných parametrov, nie prepisovania automatizácie.
Pretože rozptýlený výkon rastie s treťou mocninou otáčok a piatou mocninou priemeru miešadla. Zachovanie rovnakých otáčok pri väčšom objeme teda znamená úplne iný špecifický príkon a šmykové namáhanie. Prenáša sa kritérium — kLa, P/V alebo obvodová rýchlosť — a z neho sa otáčky v každej mierke prepočítajú.
Povedzme si o
vašom škálovaní
Povedzte nám, v akej mierke ste dnes a kam sa potrebujete dostať: náš tím odpovie do 24 hodín.
