Los tratamientos con péptidos están remodelando rápidamente el panorama farmacéutico, ya que ofrecen una especificidad de objetivo excepcional, perfiles de baja toxicidad y la capacidad de modular vías biológicas complejas. Desde enfermedades metabólicas hasta oncología, péptidos como la insulina, los agonistas del GLP-1, los interferones o los tratamientos enzimáticos permiten la medicina de precisión en un amplio espectro de enfermedades y retos sanitarios.
Si bien el potencial terapéutico de los péptidos está ampliamente reconocido, su fabricación a escala comercial plantea importantes desafíos tanto a nivel de proceso como de infraestructura. Tanto si se sintetizan químicamente como si se expresan mediante biotecnología, la fabricación de péptidos enfrenta síntesis complejas de varios pasos y bajo rendimiento, incoherencias entre lotes, dificultades para escalar del laboratorio a la producción conforme con las GMP y estrictos requisitos de control de calidad, todo ello mientras se procura cumplir con estándares normativos y de sostenibilidad cada vez más exigentes. Estas limitaciones pueden retrasar la disponibilidad del producto, comprometer las cadenas de distribución y, en última instancia, afectar al acceso de los pacientes a tratamientos críticos.
Para satisfacer la creciente demanda de una síntesis de péptidos eficiente y escalable, METTLER TOLEDO ofrece un conjunto completo de instrumentación de precisión avanzada, maquinaria y soluciones de software para asegurar la calidad y la precisión en cada fase del proceso de producción.
La guía de control de calidad de productos farmacéuticos de laboratorio le muestra cómo mantener la calidad de los fármacos con péptidos durante el desarrollo y la fabricación. Descárguela para iniciar su viaje hacia la mejora de la calidad y la eficiencia.
Explore curated resources to advance peptide development from R&D to scale-up and quality control. Build robust, scalable, sustainable, and compliant processes with practical guides and tools.
Peptide production relies on advanced biochemical synthesis using solid-phase peptide synthesis (SPPS) for short peptides, while for larger, more complex molecules requiring post-translational modification, bioprocesses using recombinant protein expression systems, or a combination of bioprocesses and biochemical synthesis are the system of choice to ensure purity, potency, and consistency.
1. Un péptido se desarrolla paso a paso añadiendo aminoácidos en una secuencia precisa en una resina sólida.
2. Después de cada incorporación, el exceso de productos químicos se elimina por lavado y se retiran los grupos protectores para preparar el siguiente paso.
3. El péptido acabado se separa de la resina y se purifica, normalmente mediante la HPLC.
4. El péptido purificado se convierte en un producto sólido o líquido. Se realizan comprobaciones de control de calidad para asegurar la pureza, la seguridad y la eficacia.
1. Las bacterias o levaduras productoras de péptidos se cultivan en un medio rico en nutrientes optimizado para un alto rendimiento.
2. Los péptidos se separan del cultivo mediante la centrifugación y filtración. Si están dentro de las células, primero se abren estas.
3. Los péptidos se purifican mediante técnicas como la cromatografía y la filtración de flujo tangencial, seguidas de cualquier división o modificación necesaria.
4. Se añaden los excipientes y el producto se encapsula o se llena en viales en condiciones estériles. Las comprobaciones de control de calidad aseguran la pureza, la seguridad y la funcionalidad.
La síntesis bioquímica es un método adoptado de forma generalizada para la producción de péptidos, especialmente para la producción de péptidos cortos, y ofrece ventajas sobre los métodos biológicos recombinantes, en determinados casos de uso:
Tanto si se producen mediante síntesis bioquímica como con métodos biológicos recombinantes, la fabricación de péptidos sigue siendo inherentemente costosa. Cada enfoque conlleva sus propios factores de coste, desde el uso de reactivos y disolventes en la síntesis química hasta la compleja infraestructura y los largos ciclos de producción en la expresión biológica. Como resultado, existe un fuerte impulso en todo el sector para maximizar la eficiencia de los procesos, minimizar la variabilidad y asegurar una calidad uniforme del producto en todas las escalas.
Flexibilidad: permite la incorporación de aminoácidos no codificantes y diversas modificaciones del esqueleto para mejorar la estabilidad.
Pureza: la síntesis química evita el riesgo de contaminación de las células huésped y permite un control preciso del producto. Sin embargo, los métodos recombinantes también logran una alta pureza con un procesamiento posterior adecuado.
Los enfoques biológicos recombinantes se usan habitualmente con proteínas más grandes que requieren modificaciones postraduccionales complejas y son beneficiosos para la producción de péptidos en circunstancias como:
Complejidad: los métodos biológicos permiten un plegamiento de péptidos complejo y modificaciones postraduccionales específicas en comparación con los métodos químicos.
Sostenibilidad: los métodos químicos usan un exceso de reactivos y disolventes caros y de alta pureza para asegurar la finalización de la reacción, lo que genera un mayor desperdicio de productos químicos y podría afectar a las cadenas de distribución globales de disolventes esenciales.
Longitud del péptido: los métodos biológicos son más adecuados para producir péptidos más largos (>50 aminoácidos).
Muchos API de péptidos se desarrollan mediante la síntesis de péptidos en fase sólida (SPPS), un proceso gradual que permite un control preciso de la secuencia y la modificación. Otros, en particular los péptidos más complejos o de cadena más larga, se expresan en sistemas biológicos que usan células microbianas o de mamíferos.
Aunque estos métodos difieren en cuanto a escala y plataforma, comparten la necesidad de un control riguroso del proceso y una manipulación exacta de los materiales en cada fase.
Es fundamental mantener una exactitud en todas las mediciones, tanto si se pesan aminoácidos, disolventes o reactivos en el laboratorio de I+D como si se manipulan lotes de básculas de kilogramos en la producción. Las variaciones de minutos pueden afectar a:
METTLER TOLEDO ofrece soluciones de pesaje sólidas para aplicaciones de laboratorio e industriales. Desde las microbalanzas que respaldan el desarrollo de formulaciones hasta las básculas de suelo que se usan en las salas de producción, nuestros equipos ofrecen la precisión y la conformidad que necesitan los fabricantes de productos farmacéuticos. La integración con los sistemas de software también ayuda a asegurar una trazabilidad completa y minimiza los errores de documentación manual.
La síntesis de péptidos en fase sólida (SPPS) sigue siendo la referencia para producir péptidos de longitud corta y media, incluidos los API terapéuticos como los análogos del GLP-1 o la calcitonina. Sin embargo, los flujos de trabajo de SPPS pueden ser complejos e implicar:
Comprender el progreso de las reacciones de acoplamiento peptídicas es fundamental. Las herramientas de espectroscopia Raman y FTIR in situ de METTLER TOLEDO proporcionan información en tiempo real sobre cada paso de la síntesis, lo que permite a los científicos controlar las reacciones de desprotección y acoplamiento, identificar las reacciones incompletas de forma temprana y reducir el uso excesivo de reactivos costosos.
El control preciso de la temperatura, la agitación y la adición de reactivos en diferentes pasos de síntesis mediante reactores automatizados como EasyMax™ y OptiMax™ ayuda a optimizar las condiciones de reacción, el desarrollo de un escalado seguro de miligramos a kilogramos, y la consecución de una alta reproducibilidad para la transferencia de tecnología.
El control del pH es fundamental para la escisión y la purificación de los péptidos. METTLER TOLEDO ofrece sensores de la serie InPro que están diseñados para su uso en disolventes agresivos, lo que asegura la robustez y la conformidad con las normativas durante la escisión ácida o los pasos de lavado básico.
Muchos péptidos, especialmente los interferones, las enzimas o los péptidos de fusión, se producen mediante tecnologías recombinantes en sistemas microbianos o de mamíferos. Estos procesos requieren un estricto control ambiental y una supervisión en tiempo real para mantener la viabilidad celular, la expresión de proteínas y la calidad del producto.
El pH, el oxígeno disuelto (OD), el CO₂ y la conductividad deben controlarse con precisión durante la fermentación.Los sensores ISM de METTLER TOLEDO proporcionan mediciones fiables en tiempo real, diagnósticos predictivos, gestión del ciclo de vida del sensor e integración con estrategias de PAT (tecnología analítica de procesos).
Once synthesized or expressed, peptides undergo multiple steps of buffer preparation, purification and formulation before reaching their final drug form. Reverse-phase HPLC, ultrafiltration, and lyophilization are common techniques used to achieve the purity and stability required for therapeutic use.
Accurate preparation of buffers, solvents, and excipients is critical at this stage. Inconsistent concentrations or pH deviations can reduce recovery or compromise product stability. Whether during ultrafiltration prep, final formulation blending, or freeze-drying optimization, precision and reproducibility are non-negotiable.
Normal flow filtration and tangential flow filtration play vital roles in downstream bioprocessing, with normal flow filtration mainly used for preparing large volumes of buffer, and tangential flow filtration primarily employed for clarification steps. The in-line monitoring of pH, conductivity, temperature, and UV absorbance enables real-time control of the bioprocess, ensuring optimal conditions that uphold product quality and consistency. This continuous measurement allows for the rapid identification of any deviations, facilitating timely adjustments that enhance process efficiency, increase yield, and maintain product purity throughout downstream processing.
Weighing equipment, pH meters, and UV/Vis spectrophotometers integrated into lab or production environments enable reliable downstream execution and QC in peptide manufacturing. Importantly, when the generated data is centrally collected and managed, it strengthens traceability and supports regulatory documentation.
Additionally, high-precision moisture analysis and water content determination by KF titration support final formulation and stability testing, key in freeze-dried peptide products. Whether during development or commercial QC, laboratory software solutions ensure consistent analytical data for required regulatory compliance and product quality.
Desde el pesaje inicial de los aminoácidos hasta la inspección final de los viales, cada paso del proceso de producción de péptidos exige precisión. A medida que los productos se acercan a la liberación, los sistemas automatizados de inspección de productos sirven como una protección fundamental antes de que los productos salgan de las instalaciones. En el caso de los productos para el tratamiento con péptidos, esto incluye:
Detección de contaminación física: inspección por rayos X, detección de metales o ambas para identificar y eliminar productos físicamente contaminados antes de su comercialización.
Control del nivel de llenado: el control de peso, la inspección por visión y la inspección por rayos X controlan, miden y regulan los niveles de llenado para cumplir con las estrictas especificaciones de dosificación y normativas.
Comprobaciones de calidad e integridad: el control de peso, la inspección por visión y la inspección por rayos X llevan a cabo comprobaciones de integridad para ayudar a asegurar que los envases farmacéuticos cumplan con las normativas y ofrezcan productos seguros y completos a los consumidores.
Inspección de calidad de las etiquetas: inspección por visión para el control de calidad de las etiquetas con el fin de detectar defectos relacionados con las etiquetas y mitigar el riesgo de retiradas de productos.
Las soluciones de inspección de productos de METTLER TOLEDO están diseñadas para entornos farmacéuticos de alta eficiencia y ofrecen:
Sistemas conformes con las GMP que se integran fácilmente en las líneas existentes.
Verificación del rendimiento de la trazabilidad para la preparación para auditorías.
Asistencia durante el proceso de especificación y cualificación, desde la evaluación de la aplicación adecuada, la selección del equipo de comprobación de productos adecuado y la instalación profesional hasta los paquetes específicos de cualificación del equipo (EQpack) para procesos de validación eficientes.
Estos sistemas no solo protegen la calidad del producto, sino que también refuerzan la integridad de la marca y respaldan la conformidad con las normativas de organismos como la FDA, la EMA y las autoridades sanitarias internacionales.
METTLER TOLEDO ofrece una gama de instrumentos, software y una red de servicio global para ayudar a abordar los principales retos de la producción de péptidos para tratamiento, tanto para procesos bioquímicos como biológicos, simplificar y optimizar flujos de trabajo complejos, reducir la variabilidad y apoyar la toma de decisiones fundamentada en datos en todas las fases de desarrollo y fabricación. Esto posibilita un mayor rendimiento, una reducción de los desperdicios, un escalado más rápido y una conformidad más fiable, lo que hace que la fabricación de péptidos para tratamiento de alto coste sea más sostenible y el acceso de los pacientes más factible.
| Application or Parameter | What is to be measured? | Why is it measured? | METTLER TOLEDO Solution | Measurement Mode | |
| Liquid handling | Volume of transferred liquid | To ensure precision and reproducibility in reagent dispensing and sample transfer | Rainin Pos-D™ Positive-Displacement Pipettes | Offline Atline | |
Concentration and purity | Absorbance or transmittance | To determine the concentration and purity of peptides in both chemical (monitoring synthesis and purity) and biological (purification stage) production | Offline | ||
Inline | |||||
Cell count, biomass, morphology, and viability | Cell count and viability | Relevant in biological production to monitor microbial culture health and biomass, ensuring optimal conditions for expression | Atline | ||
Biomass and morphology | Inline (SIP or CIP) | ||||
Characterizing cellular and biochemical parameters | Absorbance or transmittance | Used primarily in biological systems to assess metabolic activity, protein expression, and toxicity | Offline | ||
Inline | |||||
pH | pH | Critical for microbial cell growth and optimal enzyme function during fermentation in biological production. pH must also be carefully monitored and optimized to ensure efficient coupling reactions for chemical synthesis | pH meter and | Atline Inline | |
Residual moisture content | Water content determination | Residual moisture must be tightly controlled to ensure stability and shelf life, especially post-lyophilization | Offline | ||
Dissolved oxygen | Dissolved oxygen level | Ensures sufficient oxygen for microbial respiration during fermentation in biological production. Moreover, it helps mitigate hazardous levels of oxygen in contact with combustible gas phases and organic solvents. Also ensures oxygen mitigation through nitrogen blanketing in fill & finish | Inline | ||
Conductivity | Conductivity | Helps assess medium composition and ionic strength along with dissolution, relevant in both biological media and chemical synthesis buffers | Inline | ||
CO2 accumulation | Dissolved CO2 level | Monitors CO2 buildup during biological fermentation, guiding aeration and feed strategies | Inline | ||
Turbidity | Turbidity (NTU) or image-based turbidity | Provides information on microbial culture expansion and potential contamination in biological systems | Turbidity sensor EasyViewerTM | Inline | |
Optical density | OD 600 | Used in biological production to track microbial growth phase and expression levels. Crucial for determining optimal timings for induction and harvesting | Offline | ||
Glucose | Enzymatic determination with UV/Vis | Monitors nutrient levels (e.g., glucose) in biological fermentation to optimize cell growth and peptide yield | Offline | ||
Absorbance or transmittance | Inline | ||||
Weight | Mass | Accurate and precise sample preparation | Offline | ||
Weight | Mass | Statistical Quality Control (SQC) to ensure accurate filling, weight and process compliance | Offline | ||
Weight or Volume | Mass | Ensures accurate component addition during both chemical synthesis (reagents) and biological media preparation | Atline Inline | ||
Weight or Volume | Mass | Ensure accurate addition of alkaline solution for pH control of the bioprocess Ensure accurate feed addition in fed batch and continuous culture Accurate monitoring of media removal in continuous culture Accurate monitoring of bioreactor volume to avoid overflow Accurate Fill & Finish | Weighing Controllers and Transmitters Ultra-Low-Profile Hygienic Floor Scales | Inline | |
Temperature | Temperature | Maintains optimal reaction or fermentation temperatures, critical for both synthesis and microbial expression | Single-Use Temperature Sensor-PendoTech | ||
Pressure | Pressure | Controls fluid flow and reaction pressure in reactors used in both synthesis and bioprocessing | Inline | ||
Process optimization and scale-up | Biochemical | Synthesis reactor | To control and optimize all critical process parameters, reduce variability | ||
Process modelling | To model reaction kinetics, product isolation, and more to enable robust scale-up | ||||
Precipitation optimization | To assess particle size and control temperature | ||||
Reaction sampling | To assess reaction progress and enable optimizations | ||||
System monitoring | System monitoring | System monitoring | |||
Process development | To integrate design space and reactor parameters with PAT information for scalable process design | ||||
Reaction analysis | To assess real-time reaction dynamics for process optimization | ||||
Biological | Harvesting or particle size or precipitation | To assess the progress and completion of reactions | |||
Process modelling | To model reaction kinetics, product isolation, and more to enable robust scale-up | ||||
Product quality inspection | Physical contamination detection, fill level and weight control, package integrity, and completeness checks | To support a safe and complete product for the end customer, avoid product recalls and litigation, and achieve vital packaging compliance for the manufacturers | |||
