Rilevamento dell'aggregazione prima che comprometta la resa e la qualità del prodotto
Informazioni in tempo reale sulla concentrazione e l'aggregazione durante la fase UF/DF. Il monitoraggio Raman in linea consente di assumere decisioni durante il processo, trasformando la purificazione a valle in un'operazione controllata anziché in una serie di correzioni in fase avanzata.
Dove si verificano le perdite di tempo (e di resa) nella fase UF/DF
L'ultrafiltrazione/diafiltrazione (UF/DF) è una delle fasi più dinamiche del processo di purificazione a valle. Generalmente, viene eseguita dopo la purificazione cromatograficae immediatamente prima della formulazione finale e del riempimento-confezionamento, rappresentando l'ultima opportunità per correggere la concentrazione, la composizione del tampone e il rischio di aggregazione prima del blocco definitivo della sostanza farmacologica.
La concentrazione delle proteine, la composizione del tampone e la propensione all'aggregazione possono cambiare rapidamente - eppure la maggior parte delle strategie di monitoraggio e controllo del processo si basa ancora su analisi estrattive e differite. Durante la fase UF/DF, le proteine sono esposte a elevate concentrazioni locali, forze di taglio e rapidi scambi di tampone - tutti fattori che aumentano il rischio di aggregazione proprio nella fase in cui il valore del materiale è massimo.
Con l'intensificarsi dei processi a monte, le finestre di purificazione a valle si restringono. Attendere i risultati offline significa che:
- I problemi di aggregazione vengono rilevati quando la resa è ormai compromessa
- I cicli UF/DF vengono interrotti inutilmente
- Le azioni correttive vengono applicate troppo tardi per essere efficaci
Il risultato è una frammentazione dei flussi di lavoro a valle, tempi di ciclo più lunghi e un aumento del rischio per la qualità del prodotto. Dato che le operazioni UF/DF avvengono in una fase avanzata del processo a valle, l'aggregazione rilevata dopo il completamento comporta spesso una perdita di resa irreversibile, rilavorazioni o lo scarto del lotto, anziché una semplice regolazione dei parametri.
Osservazione dello stato di purificazione - non solo dello stato del sistema
Le misure convenzionali in tempo reale durante la fase UF/DF non indicano se si sta sviluppando un'aggregazione o se lo scambio di tampone è effettivamente completo. Queste informazioni possono essere ottenute solo tramite analisi offline, non in tempo reale. L'analisi mediante spettroscopia Raman in linea – una tecnologia analitica di processo (PAT) – integrata nel percorso di flusso UF/DF, fornisce informazioni continue e non estrattive sul processo di purificazione, durante il suo svolgimento.
Anziché dedurre lo stato del processo solo dalla pressione, dalla portata o dal volume, i team possono accedere direttamente ai seguenti dati:
- Evoluzione della concentrazione di proteine durante la fase UF e concentrazione finale
- Andamento dello scambio di tampone durante la diafiltrazione
- Firme spettrali associate al comportamento di aggregazione
Questa distinzione è fondamentale, perché gli attributi di qualità del prodotto cambiano indipendentemente dalla stabilità idraulica durante la fase UF/DF.
Analisi al passo con la velocità a valle
Il monitoraggio tramite spettroscopia Raman viene effettuato mediante un'armatura Raman concella di flusso, sviluppata specificamente per i percorsi di purificazione a valle.
La configurazione supporta:
- Flussi UF/DF a basso volume e bassa torbidità
- Funzionamento sterile con celle di flusso riutilizzabili o monouso
- Integrazione negli ambienti di sviluppo con un percorso orientato alla produzione cGMP
Integrando l'analisi direttamente nella cella di flusso, il sistema si allinea ai vincoli di velocità e volume dei moderni processi a valle (DSP).
Intervenire prima che l'aggregazione si traduca in una perdita
Quando durante la fase UF/DF sono disponibili informazioni sul processo a valle, le decisioni possono essere anticipate nel tempo. Se in linea emergono tendenze spettrali legate all'aggregazione, i team possono comunque regolare i tassi di concentrazione, modificare lo scambio del tampone di diafiltrazione o interrompere il processo prima della concentrazione finale, anziché scoprire il problema in seguito con metodi analitici offline come la cromatografia a esclusione dimensionale (SEC).
Implementando una tecnologia PAT versatile, in grado di fornire informazioni di processo multianalita altamente specifiche e in tempo reale, i team non devono più attendere la conferma alla fine del processo per capire cosa è successo. Possono:
- Individuare precocemente le tendenze di aggregazione mentre la fase UF/DF è ancora recuperabile, consentendo di intervenire prima che la resa o la qualità vengano compromesse in modo irreversibile
- Regolare le condizioni operative mentre il processo è ancora in corso
- Evitare inutili interruzioni del processo
- Abbreviare i cicli di sviluppo minimizzando le rilavorazioni e le ripetizioni
Cosa migliora quando la fase UF/DF viene monitorata in linea
I team che utilizzano la spettroscopia Raman in linea durante la fase UF/DF possono documentare miglioramenti tangibili a valle, tra cui i seguenti:
- Riduzione dei tempi del ciclo UF/DF grazie all'eliminazione dei periodi di attesa delle analisi
- Riduzione delle perdite di prodotto grazie al rilevamento tempestivo dell'aggregazione
- Maggiore uniformità dei lotti nei diversi cicli di produzione dei biosimilari
- Meno interventi manuali e meno regolazioni alla fine del processo
- Sviluppo più rapido del DSP, reso possibile dalla comprensione del processo PAT‑ready
Oltre alla resa, una visibilità tempestiva dell'aggregazione salvaguarda l'efficacia della sostanza farmacologica, la farmacocinetica e la conformità regolatoria contrastando anche il rischio di immunogenicità, tutti aspetti direttamente influenzati dai livelli di aggregati nei prodotti biofarmaceutici. Questi vantaggi si accumulano nel corso delle campagne, riducendo il costo dei beni e accelerando i tempi di commercializzazione.
Monitoraggio UF/DF in tempo reale presso Alvotech
In uno studio di sviluppo dei processi a valle, Alvotech ha applicato la spettroscopia Raman in linea per il monitoraggio in tempo reale della purificazione delle proteine durante la fase UF/DF. L'obiettivo non era solo osservare il processo ma determinare se, durante la fase UF/DF, il rischio di aggregazione potesse essere identificato con sufficiente anticipo per influire sulle decisioni successive in tempo reale.
Questo approccio ha permesso di assumere decisioni in tempo reale come, ad esempio, le seguenti:
- Monitoraggio in tempo reale delle variazioni di concentrazione e di altri parametri di processo
- Rilevamento del comportamento spettrale correlato all'aggregazione
- Sviluppo di modelli predittivi che combinano la spettroscopia Raman in linea con riferimenti analitici esistenti
Al di là del risultato analitico, l'implementazione ha dimostrato come la spettroscopia Raman in linea possa rimodellare le dinamiche di sviluppo a valle, riducendo la frammentazione e consentendo decisioni di purificazione più rapide e sicure, a garanzia della qualità del prodotto.
Perché Endress+Hauser?
Endress+Hauser supporta i team responsabili dei processi a valle e della PAT dalla comprensione del processo allo sviluppo e all'implementazione del modello, contribuendo a tradurre le capacità della spettroscopia Raman in flussi di lavoro UF/DF utili ad assumere decisioni in tempo reale.
L'attenzione non è rivolta solo alla strumentazione ma alla possibilità di intervenire tempestivamente, proteggere la resa e rendere più resilienti i processi a valle nella produzione biofarmaceutica.
Informazioni in tempo reale sulle operazioni a valle
Questo eBook spiega in che modo l'armatura a deflusso Raman consenta la misura in linea e in tempo reale direttamente all'interno dei processi a valle. Scoprite in che modo il monitoraggio continuo della concentrazione e della composizione favorisce una comprensione più tempestiva, decisioni più sicure e un controllo migliore in tutte le operazioni unitarie dei processi a valle, senza dover fare affidamento esclusivamente su analisi offline e differite.
Al suo interno scoprirete:
- Dove la misura Raman in linea aggiunge valore ai processi a valle
- Come le tendenze in tempo reale dei valori di concentrazione e composizione migliorano la tempestività delle decisioni
- Perché la misura microvolumetrica a flusso continuo si adatta sia alle fasi di sviluppo che alla crescita di scala
- In che modo i team riducono i ritardi delle analisi migliorando, nel contempo, la comprensione e la solidità del processo
