Skid di bioprocessi per la produzione di anticorpi monoclonali: una guida pratica alla selezione

Dove si inseriscono gli skid di bioprocesso nella produzione di anticorpi monoclonali

Uno skid per bioprocessi è un insieme modulare di scambiatori di calore, pompe, valvole, sensori, tubazioni e logica di controllo montati su un unico telaio strutturale. Nella produzione di mAb, i tipi più rilevanti sono gli skid per il trasferimento di calore e le unità di controllo della temperatura (TCU). Questi sistemi forniscono fluido termico a una temperatura e a una portata definite a bioreattori, serbatoi di contenimento e flussi di processo, aggiungendo o rimuovendo calore in base alle esigenze del processo.

A monte, la coltura cellulare viene eseguita in bioreattori con serbatoio agitato in cui lo skid deve mantenere il setpoint, rispondere al calore generato dalla coltura in crescita e gestire le transizioni come il raffreddamento prima del raccolto. A valle, la stessa famiglia di skid serve all'inattivazione virale, alle fasi di attesa intermedia e alla formulazione. In una struttura ben progettata, uno skid può coprire diverse operazioni di unità senza riconfigurazione.

Perché il controllo di precisione della temperatura non è negoziabile

La temperatura è un parametro di processo con un impatto comprovato sulla qualità dei mAb. Le colture cellulari CHO perdono rapidamente vitalità quando la temperatura supera i 37 °C per un periodo prolungato. Nella fase di inattivazione virale a basso pH, la combinazione di acido e temperatura è il meccanismo che inattiva i virus; un punto freddo incontrollato nella nave potrebbe rallentare l'inattivazione abbastanza da violare il margine di sicurezza normativo.

Gli skid per bioprocessi risolvono questo problema con il controllo a circuito chiuso. Una tipica specifica prestazionale è Precisione in stato stazionario di ±0,5 °C sul fluido termico erogato, con una velocità di rampa che porta il serbatoio di tenuta dalla temperatura di processo al setpoint di inattivazione all'interno della finestra definita nel batch record. Questi non sono dati di marketing. Sono scritti nel protocollo di validazione del processo e verificati durante il test di accettazione in fabbrica.

Attrezzatura per lo scambio termico all'interno dello skid

Lo scambiatore di calore è il cuore di qualsiasi skid di trasferimento di calore. Nel servizio biofarmaceutico igienico, le scelte comuni includono scambiatori di calore a piastre, unità a fascio tubiero e design specializzati come scambiatori di calore a doppia piastra tubiera (DTS) o capillari.

Scambiatori di calore a doppia piastra tubiera

I progetti DTS meritano particolare attenzione quando il fluido di servizio (glicole, acqua dell'impianto o vapore) coesiste con il flusso lato prodotto. Uno scambiatore di calore DTS ha una seconda piastra tubiera e una camera intermedia aperta all'atmosfera. In caso di guasto di una saldatura o di un tubo, entrambi i fluidi vengono scaricati nello spazio ventilato invece di mescolarsi tra loro. Quel singolo dettaglio di progettazione spesso decide la scelta del trasferimento di calore tra i circuiti di utilità e i fluidi di processo. Quello di Shiloc scambiatore di calore sanitario DTS a doppia piastra tubiera è costruito esattamente per questo servizio, con un design igienico e la completa tracciabilità dei materiali.

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Scambiatori di calore a tubi capillari

Gli scambiatori di calore capillari sono utili laddove il volume del processo è ridotto e la ritenzione del prodotto all'interno dello scambiatore deve essere minima. Il loro elevato rapporto superficie/volume li rende efficaci nei circuiti di lucidatura e nelle linee di processo di piccolo volume.

Come cambia il ruolo dello skid in base alla fase del processo

Per rendere il processo di selezione più concreto, la tabella seguente riassume dove appare il controllo della temperatura in una tipica sequenza mAb e cosa fa effettivamente lo skid.

Criteri pratici di appalto

Quattro problemi causano la maggior parte dei problemi riscontrati dopo l'installazione di un progetto skid: materiali e finiture, pulibilità, integrazione dei servizi e documentazione.

Materiali e finitura superficiale

Le parti bagnate dovrebbero esserlo Acciaio inossidabile 316L , preferibilmente elettrolucidato, con rugosità superficiale a contatto con il processo pari o inferiore Ra 0,4 μm . Insistere sui certificati dei materiali e sulla tracciabilità di tutti i componenti a contatto con il fluido. Le discrepanze trascurate durante l'approvvigionamento emergono durante la convalida e a quel punto sono costose da riparare.

Pulibilità e design igienico

Uno skid utilizzato nella produzione di mAb verrà pulito e sterilizzato sul posto. La progettazione deve seguire i principi ASME BPE: linee inclinate e drenabili, assenza di rami morti, valvole di ritenuta basse e collegamenti igienici con fascetta o saldatura. Chiedi al fornitore come verifica la drenabilità: un test di drenaggio eseguito come parte del test di accettazione in fabbrica è una buona risposta.

Integrazione delle utilità

Ogni skid necessita di condizioni di fornitura definite: pressione del vapore, temperatura dell'acqua refrigerata o del glicole, flusso dell'acqua di raffreddamento e aria degli strumenti. Prima di ordinare, verificare che le utenze dell'impianto soddisfino il campo operativo richiesto dallo skid. Uno skid progettato per vapore a 6 bar non funzionerà a 3 bar.

Sistema di controllo e documentazione

Il funzionamento GMP richiede un PLC con registrazione dati, supporto audit trail e gestione degli allarmi che può essere convalidato ai sensi di 21 CFR Parte 11 e Allegato 11. Il pacchetto di documentazione deve includere:

• P&ID e schemi elettrici
• Certificati dei materiali per tutti i componenti a contatto con il fluido
• Registri di saldatura e certificati di finitura superficiale
• Rapporti di test idrostatici e funzionali
• Risultati dei test di accettazione in fabbrica

Concordare il pacchetto completo di documentazione prima di effettuare l'ordine.

Trasportato e costruito sul campo: il confronto dell'efficienza

Un approccio graduale sposta il rischio ingegneristico dal cantiere alla fabbrica, dove è più facile da controllare. Lo skid viene assemblato con i relativi comandi, testato con carichi simulati e spedito come unità documentata. Il lavoro in cantiere si riduce al sollevamento dello skid in posizione, al collegamento dei servizi e delle linee di processo e alla messa in servizio.

I sistemi costruiti sul campo portano più appaltatori sul posto, creano un percorso critico più lungo e producono documentazione che deve essere assemblata a posteriori. Il risultato pratico è che i sistemi skid in genere vengono messi in servizio più velocemente, occupano meno spazio e possono essere replicati in treni paralleli con meno ore di progettazione per linea aggiuntiva.

Offerta di skid per bioprocessi di Shiloc

Questo è il contesto in cui sono progettate le apparecchiature per bioprocessi di Shiloc. Basandosi sull'esperienza europea nell'ingegneria dei processi fluidi, l'azienda offre skid integrati che soddisfano i requisiti di controllo della temperatura e di trasferimento di calore igienico della produzione di mAb.

Il unità skid intelligenti per il trasferimento di calore di bioprocessi combinano lo scambiatore di calore primario, la circolazione del fluido termico, le valvole di controllo e la strumentazione in un unico pacchetto testato in fabbrica. Possono servire un singolo bioreattore o un gruppo di recipienti quando il servizio è adeguatamente dimensionato. Il unità di controllo della temperatura di precisione per il settore biofarmaceutico è il prodotto complementare quando sono necessari circuiti di controllo indipendenti in diverse aree di processo contemporaneamente.

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Oltre agli skid, Shiloc fornisce scambiatori di calore sanitari (DTS, capillari, tubo in tubo e a fascio tubiero) in modo che il team di ingegneri possa selezionare la giusta superficie di trasferimento del calore per ciascun processo. Il gamma di prodotti skid integrati per bioprocessi fornisce una panoramica completa di questa apparecchiatura e uno sguardo dettagliato come questi skid supportano la moderna produzione di bioprocessi è disponibile nella nostra sezione dedicata alle novità del settore.

Il Practical Takeaway

Quando l’espansione di un impianto mAb va in stallo, la causa raramente è il reattore stesso. Di solito sono i sistemi periferici che non sono in grado di fornire la temperatura, la pulibilità o la documentazione richieste. Gli skid per bioprocessi affrontano tutti e tre gli aspetti e riducono allo stesso tempo i tempi di installazione e gli sforzi di convalida. Prima di decidere tra un circuito costruito sul campo e uno skid in fabbrica, confrontare i materiali, la precisione del controllo, le condizioni dell'utilità e la documentazione che il fornitore fornirà. Su questi quattro punti, una sbandata mirata fa la differenza tra un progetto prevedibile e uno che crea sorprese nel peggior momento possibile.

Se il tuo team è nel bel mezzo di un progetto mAb e ha bisogno di aiuto per specificare il controllo della temperatura o i pattini per il trasferimento del calore, contattare il nostro team di ingegneri con i requisiti del processo.