Выделение целевого продукта в биофармацевтическом производстве

В биофармацевтическом производстве выделение целевого продукта (downstream processing; DSP) означает выделение и очистку лекарственного вещества (ЛВ), получаемого из природных источников, таких как клетки животных или бактерий. Технологии выделения целевого продукта применяются для получения мкАТ и белков, а также олигонуклеотидов, полисахаридов и различных вакцин.

К выделению целевого продукта обычно относят типовые операции, выполняемые после завершения выращивания и размножения клеток, а также после выполнения синтеза лекарственного вещества или другого процесса. Задача выделения целевого продукта — извлечение, очистка и концентрирование ранее синтезированного лекарственного вещества или другого продукта из сложной несущей матрицы.

При выделении целевого продукта могут также выполняться операции по приготовлению лекарственной формы, в результате которых лекарственное вещество входит в состав лекарственного препарата (ЛП). Кроме того, к выделению целевого продукта относятся процессы управления ресурсами, утилизации различных отходов и минимизации биологических опасностей. Работу по выделению целевого продукта в лабораторных, опытно-промышленных и производственных масштабах выполняют группы специалистов по процессно-аналитическим технологиям (PAT), научным исследованиям и технологии производства (MSAT), которые занимаются оптимизацией и масштабированием процессов, а также устранением неполадок. 

Выделение целевого продукта, в зависимости от его свойств и метода синтеза, может включать следующие этапы в разных сочетаниях.

• Сбор и фильтрация материала
  Сбор материала — первый этап извлечения продукта из технологической среды, на котором необходимо обеспечить требуемый выход и качество продукта.
  
  
• Первичное улавливание
  Задача улавливания состоит в полном выделении целевого продукта с минимальным захватом побочных и загрязняющих компонентов. Считается, что при улавливании, в отличие от этапа сбора материала, основная масса отходов уже удалена.
  
  
• Замена буфера и концентрирование
  Для концентрирования разбавленного продукта и разделения растворенных веществ применяется ультрафильтрация. Она осуществляется на основании размера пор мембраны или предельной молекулярной массы. Диафильтрация происходит путем перевода продукта в новый буферный раствор для продолжения или завершения формирования конечного состава. Ультрафильтрация и диафильтрация являются операциями замены буфера.
  
  
• Очистка (удаление загрязняющих компонентов и примесей)
  В ходе очистки соответствующими методами последовательно удаляются остаточные примеси при минимальных потерях продукта. Очистка должна привести к достижению максимального выхода продукта заданной степени чистоты.
  
  
• Биоконъюгация (с учетом свойств молекул)
  Биоконъюгаты — это молекулы нового класса или поколение биологических молекул, которые отличаются повышенной эффективностью благодаря сочетанию двух или нескольких молекул с разными терапевтическими функциями. Конъюгаты антител с лекарственными препаратами — один из наиболее известных типов биоконъюгатов, который получают путем биохимической модификации антител, присоединяя активный фармацевтический ингредиент (АФИ) ковалентной связью.
  
  
• Приготовление лекарственной формы
  В результате приготовления лекарственной формы лекарственное вещество (ЛВ) переходит в состав лекарственного препарата (ЛП). При этом молекулы продукта переходят из окружающей среды, растворителя или другого физического состояния в форму, подходящую для клинического применения.

• Глубинная фильтрация, разделение на полых волокнах. Для сбора материала в зависимости от свойств продукта применяются глубинная фильтрация (рис. 1) или разделение на полых волокнах (рис. 2). При глубинной фильтрации смесь прокачивается через мембрану или другой интерфейс для отделения загрязнений от продукта в жидкой суспензии. Фильтры из полых волокон используются в непрерывных биотехнологических процессах для удаления экспрессированного лекарственного вещества, когда часть биомассы временно захвачена фильтром из полых волокон. Разделение потока в акустическом поле — еще один новый метод, который в настоящее время используется в основном в области разработки. Выбирая различные режимы работы и настройки, можно выполнять следующие операции:
  • модулировать отсутствие разделения клеток или частиц (рис. 3a);
  • выделять клетки или частицы из поступающих потоков в новый поток улавливания с отводом или разделением второй популяции частиц (рис. 3b);
  • полностью перемещать систему частиц в новый поток и (или) перемещать жидкости с возможной рециркуляцией (рис. 3c);
  • создавать такой гидродинамический режим, при котором возможно взаимодействие обеих систем частиц и замена жидкой среды (рис. 3d).

• Центрифугирование. Один из наиболее распространенных методов разделения в биотехнологии, приводящий, однако, к высокой либо очень высокой общей биомассе и ограниченной конечной плотности жизнеспособных клеток. Центрифугирование часто является лимитирующей стадией и мало пригодно для организации непрерывных биотехнологических процессов.
  
  
• Кислотный лизис / лизис с помощью ПАВ, абсорбция органической фазой. Путем лизиса, как правило, достигается основная цель — эффективно разрушаются изолирующие структуры, содержащие лекарственное вещество или продукт, и создается физическая граница между любыми остатками или другими примесями и лекарственным веществом. Кислотный лизис или лизис с помощью ПАВ почти исключительно используется для экспрессии бактерий и, в отдельных случаях, дрожжей. Точно так же абсорбция и улавливание продукта органической фазой часто используются в бактериальных системах экспрессии и продуцирования, а также иногда в дрожжевых системах.
  
  
• Флокуляция и осаждение. Это методы активного воздействия на системы частиц с целью разделения. Флокуляция используется в основном для подготовки к фильтрации или центрифугированию. Применение флокуляции обеспечивает быстрое прохождение жидкости через фильтрационные установки. Кроме того, это эффективный и недорогой способ отделения клеточного материала от супернатанта. Могут потребоваться протоколы верификации и дополнительные операции для удаления флокулянта. Осаждение — это метод активного воздействия на частицы путем изменения свойств растворителя или ионной силы раствора для уменьшения растворимости.
  

Распределение частиц по размерам (PSD), как известно, является критическим параметром процесса (CPP), влияющим на производительность фильтра, и оказывает гораздо большее влияние по сравнению с мутностью и давлением. Интегрированием показателя PSD по времени можно получать характеристику процесса накопления частиц на фильтрах (над фильтром) и прогнозировать отказы. Распределение частиц по размерам можно измерять также под фильтром для контроля прорыва частиц сквозь фильтр и других подобных явлений.

Методы и стратегия улавливания могут незначительно меняться в зависимости от свойств целевого вещества. Антитела улавливаются в основном аффинными смолами, такими как A-белок и G-белок, а также некоторыми другими специально разработанными методами. Для улавливания белков, не являющихся антителами, и олигонуклеотидов чаще применяется ионообменная хроматография (IEX). Полисахариды и сложные гликаны часто улавливают с помощью гидрофобной хроматографии (HIC) или хроматографии с обращенными фазами (RPC).

• Аффинная хроматография (A/G-белки)  — это хроматографический процесс первого прохождения (обычное обозначение — Protein A или ProA), в ходе которого целевой продукт (как правило мкАТ) отделяется от других растворимых компонентов и концентрируется за счет обратимого связывания или захвата целевого белка в колонке  по специфическому механизму взаимодействия (рис. а), в то время как остальные компоненты свободно «вымываются» через колонку (рис. b). Затем, после нескольких стадий промывки, целевые молекулы извлекаются селективным вымыванием (рис. c). При использовании аффинной хроматографии могут возникать трудности, касающиеся, например, полноты связывания целевого белка наполнителем колонки. Многие из этих проблем в настоящее время решаются с помощью встроенных систем УФ-спектроскопии, которые удовлетворяют текущим требованиям, но лишены других возможностей, присущих таким методам, как, например, ИКФС in-situ.
  
  
• В процессе ионообменной хроматографии (IEX) целевые продукты (белки, нуклеотиды и др.) отделяются от других растворимых компонентов за счет обратимого связывания или захвата целевой молекулы в колонке под действием силы электростатического взаимодействия с материалом твердой фазы (рис. d), в то время как остальные компоненты свободно «вымываются» через колонку. Ионообменная хроматография (IEX) регулярно используется в качестве дополнительного или альтернативного метода очистки, и ее применение не ограничивается только улавливанием.

Ультрафильтрация (UF) часто используется в процессах выделения целевого продукта для концентрирования разбавленных потоков. Метод ультрафильтрации (UF) предназначен для разделения находящихся в растворе молекул за счет размера пор мембраны или по предельной молекулярной массе. Метод диафильтрации (DF) наиболее часто используется для перевода продукта в требуемый буферный раствор (например, из элюирующего буфера в буфер конечного лекарственного состава).

• При ультрафильтрации и диафильтрации (методы замены буфера) исходный поток обычно направлен параллельно, а не перпендикулярно поверхности мембраны. Такой метод называют тангенциальной фильтрацией (Tangential Flow Filtration; TFF). Несмотря на то что этап замены буфера связан с выполнением большого количества ручных операций, его редко пытаются оптимизировать. Степень концентрирования продукта контролируют обычно с помощью одной из разновидностей УФ-спектроскопии, используя автономный прибор в виде детектора для ВЭЖХ или изменяемую длину оптического пути.

В процессе замены буфера могут возникать некоторые сложности, в том числе:

• Снижение точности отслеживания заменяемых объемов
• Ненадежность прогнозирования течения процесса по нерепрезентативным пробам
• Задержка с получением результатов измерений, которые выполняются автономно и могут стать лимитирующей стадией
• Накапливающиеся потери продукта при отборе проб
• Распространение ошибок при подготовке проб для УФ-спектроскопии или ВЭЖХ.
• Методы ИК-спектроскопии in-situ и рамановской спектроскопии позволяют одновременно анализировать несколько компонентов с высокой точностью и в широком динамическом диапазоне, к тому же без задержек, связанных с пробоподготовкой. 

Для повышения чистоты лекарственного вещества (ЛВ) в определенной последовательности используется несколько методов. Очистка начинается с предварительного осветления и экстракции, за которыми следует тот или иной метод улавливания и первая стадия выделения основного объема, затем выполняются промежуточные и заключительные этапы, последние из которых включают завершающую хроматографическую очистку, нано- и стерилизующее фильтрование, кристаллизацию и удаление вирусов.

Измерения ИКФС in situ устраняют задержки, связанные с пробоподготовкой, улучшая тем самым процесс завершающей хроматографической очистки благодаря возможности оперативного качественного и количественного определения компонентов, включая буферы, лекарственное вещество и примеси во время промежуточной очистки. За счет этого улучшается качество разделения, различения агрегатов и фрагментов, а также ускоряется концентрирование в режиме реального времени. Все вирусы, присутствующие в объединенной и полуочищенной терапевтической суспензии, с целью очистки намеренно повреждаются или переводятся в непатогенную форму резким изменением окружающей их среды. Управление этими критическими параметрами процесса (CPP) и их оптимизация обеспечивается автоматизированными реакторными платформами со встроенными биофизическими датчиками. Встроенные процессно-аналитические системы более эффективны на поздних этапах очистки, когда концентрация загрязнений в полуочищенной матрице, как правило, выше, и становится легче отслеживать целевой продукт. 

Биоконъюгаты — это молекулы нового класса или поколение биологических молекул, которые отличаются повышенной эффективностью за счет сочетания двух или нескольких молекул с разными терапевтическими функциями. Для получения биоконъюгатов необходимы средства формализации и оптимизации биохимических процессов. С помощью обычного лабораторного оснащения, в том числе микроцентрифужных пробирок, стаканов, нагревательных плиток, магнитных мешалок и пипеток, уже не удается обеспечить надлежащую воспроизводимость pH, температуры, дозирования, перемешивания и других параметров.

Химия биоконъюгатов представляет собой последовательность тщательно контролируемых стадий, включая изменение функциональных групп, активацию, присоединение активного фармацевтического ингредиента (АФИ) к исходному биологическому продукту, а также множество операций промывки, замены растворителя и буфера (см. схему ниже). Для разработки биофармацевтических процессов ученые адаптируют средства, применяемые в исследованиях низкомолекулярных систем, например автоматические рабочие станции синтеза EasyMax. Рабочая станция EasyMax создает связную архитектуру, которая обеспечивает и точное регулирование ключевых параметров процесса, включая pH, УЭП, окислительно-восстановительный потенциал, температуру, перемешивание, дозирование и другие, и точную регистрацию экспериментальных данных. Автоматизация проектов биоконъюгации обеспечивает интеграцию данных, экспериментальную целостность, корреляцию событий процесса и параметров масштабирования, применяемых для моделирования экспериментов (DoE). 

Цель приготовления лекарственной формы — перенос молекул лекарственного препарата, находящихся в технологической среде, растворителе или другом физическом состоянии в состояние, подходящее для клинического применения у людей. Лекарственный препарат переводится в форму, соответствующую способу приема лекарства — ингаляции, инъекции или пероральному употреблению. Долгосрочная стабильность продукта и сопутствующих вспомогательных веществ контролируется, поскольку необходимо гарантировать, что измеренная доза и критические атрибуты качества (CQA) после обработки, хранения и доставки находятся в допустимых пределах. Помимо стерильности, удаление примесей и эндотоксинов и предотвращение деградации белкового лекарственного препарата имеет важное значение для обеспечения безопасности и эффективности во время его производства и длительного хранения.

Лекарственные формы могут содержать белки (главным образом мкАТ), полисахариды, системы наночастиц, органические соединения, олигонуклеотиды и вакцины разных типов. Лекарственные формы некоторых вакцин содержат адъюванты, обычно в виде частиц на основе соединений алюминия или органических эмульсий. Получение лекарственных форм вакцин и, в частности, синтез адъюванта — это процессы, в которых можно выгодно использовать автоматизированные рабочие станции с параллельными реакторами, цифровое управление и интеграцию средств процессно-аналитической технологии (PAT). С помощью PAT в режиме реального времени можно получить гораздо больше информации о течении процесса, а не только анализировать начальное и конечное состояние.

• Выявление факторов, способствующих возникновению затруднений и образованию примесей на этапе разработки биопроцессов
• Изучение влияния условий процесса на концентрацию и выход продукта
• Устранение погрешностей и задержек, связанных с обычными, менее эффективными методами производства и анализа
• Контроль определенных операций, таких как очистка, хроматографическое разделение, замена буфера, концентрирование и приготовление лекарственной формы
• Применение методов углубленного сбора данных для полного описания взаимосвязи между различными этапами выделения целевого продукта и оптимизации непрерывных процессов с помощью полученной информации.
• Применение концепции «Качество через проектирование» (QbD) и процессно-аналитической технологии (PAT)

В этом руководстве рассказывается, как ученые используют процессно-аналитическую технологию (PAT) для преобразования повседневных рабочих процессов и значительного совершенствования выделения целевого продукта. В документе рассматриваются:

• Контроль концентрации белка
• Оптимизация процессов замены буфера
• Состав, дисперсность и морфология адъювантов для вакцин
• Автоматическая инактивация вирусов
• Разработка процессов получения биоконъюгатов

В биофармацевтической промышленности находит применение новая технология, которая позволяет глубже изучать процессы за счет успешного применения методов непрерывного производства, комплексного сбора данных и ведения электронного учета. Процессно-аналитическая технология (PAT) позволяет точно контролировать и всесторонне изучать этапы выделения целевых продуктов с целью их оптимизации за счет применения автоматизированных лабораторных реакторов, спектроскопических анализаторов in situ, средств определения характеристик дисперсий и передового программного обеспечения.

• Сбор и фильтрация материала. Система ParticleTrack (измерение коэффициента отражения сфокусированного пучка луча лазера, FBRM) оценивает накопление частиц и дисперсионный состав клеточного бульона, поступающего на фильтры или выходящего из них, и может обеспечить регулирование производительности или управление с обратной связью для минимизации сбоев процесса. Прибор EasyViewer предназначен для получения и анализа изображений с временным разрешением, по которым можно оценить накопление частиц, их морфологию и распределение по размерам. Зонд EasyViewer, размещенный над или под фильтрами, можно использовать для регулирования производительности или управления на основе обратной связи, но наиболее эффективен он в сфере анализа причин происходящих изменений, определения характеристик и анализа морфологии.
  
  
• Первичное улавливание. Скорость отбора проб и чувствительность, которые демонстрирует погружной зондовый ИК-Фурье спектрометр ReactIR, отлично подходят для наблюдения хроматографического процесса первичного улавливания и регистрации данных в нескольких точках измерения при быстрых изменениях, а также для количественного различения нескольких компонентов. Контроль скорости потоков, состояния и ресурса хроматографической смолы. Выявление компонентов элюата, устранение задержек аналитических результатов для принятия решений на основе данных в режиме реального времени.
  
  
• Замена буфера и концентрирование. Погружной зондовый ИК-Фурье спектрометр ReactIR способен количественно определять одновременно несколько лекарственных и вспомогательных веществ в режиме реального времени. Управление расходом буфера; контроль состояния мембраны; прямое определение концентрации in situ вместо приблизительных расчетов по объему буфера для диафильтрации относительно фильтрата; снижение погрешности определения концентрации с +/-5 % до +/-2 %; отсутствие задержек с результатами анализа. Рабочая станция синтезаEasyMax обеспечивает сокращение сроков разработки процессов до 80 % за счет сбора и структурирования экспериментальных данных, точного регулирования всех критических параметров процесса (CPP) и интеграции биофизических датчиков, в том числе датчиков pH, проводимости, ОВП и содержания растворенного кислорода (РК)
  
  
• Очистка. Погружной зондовый ИК-Фурье спектрометр ReactIR эффективно поддерживает завершающую хроматографическую очистку. Количественное измерение и определение биологического вида компонентов, включая буферы, лекарственные вещества и примеси. Повышение качества разделения, удаления агрегатов и фрагментов, ускоренное концентрирование в режиме реального времени; отсутствие задержек с результатами анализа. С помощью рабочей станции EasyMax для инактивации вирусов можно быстро исследовать область моделирования экспериментов (DoE), задавая условия перемешивания и программы дозирования, регулируя скорость и температуру. Предотвращение отклонений рН, вызывающих снижение качества в результате дезамидирования и денатурирования. Ускорение процессов разработки благодаря интеграции биофизических датчиков, включая датчики pH, проводимости, ОВП и содержания растворенного кислорода. С помощью систем ParticleTrack (FBRM) и EasyViewer исследуется влияние параметров процесса на кристаллизацию, что ускоряет их оптимизацию.
  
  
• Биоконъюгация (с учетом свойств молекул). Рабочая станция EasyMax обеспечивает быструю оценку и точное регулирование критических параметров процесса в области моделирования экспериментов, включая условия перемешивания, программы дозирования, скорость и температуру. Устранение изменчивости результатов эксперимента, связанной с автономными, ручными методами и слабым регулированием критических параметров процесса. Спектрометры ReactIR и ReactRaman предоставляют подробную информацию о механизмах процессов в режиме реального времени без задержек и погрешностей, характерных для автономного анализа с отбором проб.
  
  
• Приготовление лекарственной формы. Рабочая станция EasyMax позволяет регулировать все критические параметры процесса за счет интеграции спектрометров ReactIR и ReactRaman, систем ParticleTrack и EasyViewer, а также необходимого набора биофизических датчиков. Оценка стабильности лекарственных веществ и лекарственных препаратов, конечное концентрирование, синтез вспомогательных веществ, полимеризация, инкапсуляция, адсорбция и другие процессы, протекающие в дисперсиях.

Автоматизированный реактор EasyMax представляет собой рабочую станцию, полностью приспособленную для оптимизации основных технологических параметров выделения целевых продуктов в ходе разработки и реализации соответствующих методов. Полная автоматизация системы обеспечивает точный контроль над ключевыми биотехнологическими параметрами.

• Управление всеми критическими параметрами процесса, включая определение реагента и исходного материала, температуру, измерение pH и титрование, а также режимы дозирования и перемешивания.
  
  
• Готовность интеграции с аналитическими системами in situ, включающими приборы ReactIR (ИК-Фурье-спектроскопия), ReactRaman (рамановская спектроскопия), ParticleTrack (измерение коэффициента отражения сфокусированного пучка луча лазера, FBRM), EasyViewer (анализ изображений, полученных in situ) и EasySampler. Проведение экспериментов в отсутствие оператора; автоматический отбор проб при необходимости автономного анализа.
  
  
• Программное обеспечение iC поддерживает автоматическое выполнение и контроль всех экспериментов и периферийного оборудования, а также полный сбор данных и ведение записей

Погружной зондовый ИК-Фурье спектрометр ReactIR предназначен для анализа in situ в режиме реального времени как водных, так и органорастворимых компонентов в реакторе или потоке технологической среды в среднем инфракрасном диапазоне. Анализ с помощью спектрометра ReactIR не затрудняют ни взвешенные твердые частицы, ни пузырьки газов, ни биомасса.

• Контроль нескольких показателей качества продукта in-situ. Отсутствие задержек, связанных с отбором проб
  
  
• Количественная оценка вклада технологических операций в выход продукта и эффективность процесса
  
  
• Получение полезных аналитических данных для принятия решений и контроля в режиме реального времени
  
  
• Поддержка выполнения нормативных требований ICH за счет выполнения экспериментов с большим количеством данных и высоким уровнем цифровизации
  
  
• Поддержка масштабирования от лаборатории до производства
  
  
• Измерение концентраций от 0,5 мг/мл в объемах от нескольких миллилитров до тысяч литров

Системы ParticleTrack и EasyViewer дают возможность:

• Непрерывно контролировать состояние частиц и дисперсных структур по мере изменения условий эксперимента
  
  
• Следить за ростом периодических культур в режиме реального времени без необходимости отбора проб
  
  
• Контролировать состояние дисперсных систем на входе и выходе технологических операций, таких как фильтрация
  
  
• Наблюдать за такими процессами, как синтез адъюванта, адсорбция антигена-адъюванта и стабилизация 

Система ParticleTrack с технологией измерения отражения сфокусированного пучка луча лазера  (FBRM) — это анализатор с  зондовыми датчиками, которые помещаются непосредственно в реактор для отслеживания изменения размеров и числа частиц в режиме реального времени. Для распределения частиц по размерам (PSD) используется метод распределения длин хорд. 

EasyViewer  — это оптический прибор с зондовым датчиком, который погружается непосредственно в реактор для получения изображений системы частиц. EasyViewer выполняет анализ изображений с целью оценки концентрации частиц, их морфологии и распределения по размеру с временным разрешением, что позволяет следить за развитием тенденций в популяциях. 

Gregory Dutra, Daniel Komuczki, Alois Jungbauer, Peter Satzer, “Continuous capture of recombinant antibodies by ZnCl₂ precipitation without polyethylene glycol”, Engineering in Life Sciences (2020), 20, 265–274.

Авторы сообщают об использовании двухвалентных катионов ZnCl₂ для улавливания и очистки моноклональных антител методом осаждения.  Вследствие сшивающей природы двухвалентных катионов и отсутствия ПЭГ вязкость надосадочной жидкости и коэффициенты разбавления для повторного растворения были очень низкими.

Поддерживая постоянную концентрацию ZnCl₂ и меняя pH с помощью автоматического лабораторного реактора EasyMax, авторы количественно оценили влияние pH на выход продукта. Осаждение контролировали с помощью зонда ParticleTrack FBRM; распределение кластеров белка по размерам измеряли при различных значениях pH.  Авторы выяснили, что оптимальная для осаждения величина pH находится в диапазоне от 6 до 7 и что pH оказывает большое влияние на размер кластеров осадка, причем лучший выход продукта достигался при максимальных размерах кластеров. Ученые сделали вывод, что ParticleTrack FBRM можно использовать для прогнозирования выхода продукта без автономного измерения фактической концентрации в ходе осаждения.

Carmen Mei, Sasmit Deshmukh, James Cronin, Shuxin Cong, Daniel Chapman, Nicole Lazaris, Liliana Sampaleanu, Ulrich Schacht, Katherine Drolet-Vives, Moriam Ore, Sylvie Morin, Bruce Carpick, Matthew Balmer, Marina Kirkitadze, ”Aluminum Phosphate Vaccine Adjuvant: Analysis of Composition and Size Using offline and In-Line Tools”, Computational and Structural Biotechnology Journal (2019), 17, 1184-1194.

Поскольку взаимодействие между антигеном и адъювантом важно для повышения иммуногенности вакцины, в этой работе авторы исследовали физико-химические свойства адъюванта, в данном случае AlPO₄, такие как размер частиц и химический состав. Они использовали как автономные методы — инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (ИКФС), рамановскую спектроскопию, рентгеновскую фотоэмиссионную спектроскопию (ФЭС) и лазерную дифракцию, так и встроенные системы, включая in-situ ИКФС/НПО (ReactIR), рамановский спектрометр (ReactRaman) и измерение коэффициента отражения сфокусированного пучка луча лазера (FBRM ParticleTrack). В частности, распределение частиц фосфата алюминия и адсорбированного белка по размерам было исследовано с помощью системы FBRM, а анализ состава фосфата алюминия был выполнен с использованием зонда нарушенного полного отражения (НПО) in situ.

Авторы пришли к выводу, что встроенные системы процессно-аналитической технологии (PAT) эффективны для контроля размера частиц и химического состава на различных этапах получения адъюванта.  Аналогичный подход можно использовать для оценки стабильности качества производственных партий. Они утверждают, что применение встроенных систем PAT способствует реализации передовых производственных стратегий, таких как тестирование выпускаемой продукции в режиме реального времени.

Ниже перечислены недавние публикации, посвященные проблеме выделения целевых продуктов в биотехнологии и биофармацевтической промышленности.

• Gregory Dutra, Daniel Komuczki, Alois Jungbauer, Peter Satzer, “Continuous capture of recombinant antibodies by ZnCl2 precipitation without polyethylene glycol”, Engineering in Life Sciences (2020), 20, 265–274.
  
• Dhanuka P. Wasalathanthri, Matthew S. Rehmann, Yuanli Song, Yan Gu, Luo Mi, Chun Shao, Letha Chemmalil, Jongchan Lee, Sanchayita Ghose, Michael C. Borys, Julia Ding, Zheng Jian Li, "Technology outlook for real‐time quality attribute and process parameter monitoring in biopharmaceutical development—A review", Biotechnology and Bioengineering (2020), 177(10), 3182-3198.
• Carmen Mei, Sasmit Deshmukh, James Cronin, Shuxin Cong, Daniel Chapman, Nicole Lazaris, Liliana Sampaleanu, Ulrich Schacht, Katherine Drolet-Vives, Moriam Ore, Sylvie Morin, Bruce Carpick, Matthew Balmer, Marina Kirkitadze, "Aluminum Phosphate Vaccine Adjuvant: Analysis of Composition and Size Using Off-line and In-Line Tools”, Computational and Structural Biotechnology Journal (2019), 17, 1184-1194.
• Julian Kager, Vladimir Berezhinskiy , Robert Zimmerleiter, Markus Brandstetter, Christoph Herwig, “Extension of a Particle Filter for Bioprocess State Estimation using Invasive and Non-Invasive IR Measurements”, Computer Aided Chemical Engineering (2019), 46, 1417-1422.
• Matthias Brunner, Philipp Brosig, Monika Losing, Marco Kunzelmann, Amandine Calvet, Fabian Stiefel, Jan Bechmann, Andreas Unsoeld, Jochen Schaub, “Towards robust cell culture processes—Unraveling the impact of media preparation by spectroscopic online monitoring”, Engineering in Life Sciences (2019), 19, 666-680.
• Marine Deshors, Olivier Guais, Virginie Neugnot-Roux, Xavier Cameleyre, Luc Fillaudeau, Jean Marie Francois, "Combined in situ Physical and ex-situ Biochemical Approaches to Investigate in vitro Deconstruction of Destarched Wheat Bran by Enzymes Cocktail Used in Animal Nutrition”, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (2019), 7(158).
• Steffen Großhans, Matthias Rüdt, Adrian Sanden, Nina Brestrich, Josefine Morgenstern, Stefan Heissler, Jürgen Hubbuch, “In-line Fourier-transform infrared spectroscopy as a versatile process analytical technology for preparative protein chromatography", Journal of Chromatography A, (2018), 1547, 37-44.
• Anja Lemoinea, Frank Delvigneb, Anika Bockischa, Peter Neubauera, Stefan Junne, “Tools for the determination of population heterogeneity caused by inhomogeneous cultivation conditions”, Journal of Biotechnology (2017), 251, 84-93.
• Anouk Dirksen, Keith A. Davis, Joe T. Collins, Keshab Bhattacharya, Jari I. Finneman, Erin L. Pepin, Jeffrey S. Ryczek, William B. Wellborn, Ratish Mangalathillam, Brad P. Evans, Mark J. Pozzo, Rory F. Finn, “Process development of a FGF21 protein–antibody conjugate”, Peptide Science (2017), 110:e23042.
• Cosima Koch, Andreas E. Posch, Christoph Herwig, Bernhard Lendl, “Comparison of Fiber Optic and Conduit Attenuated Total Reflection (ATR) Fourier Transform Infrared (FT-IR) Setup for In-Line Fermentation Monitoring”, Applied Spectroscopy (2016), 70(12), 1965-1973.
• Andrew Salazar, Julia Bleifuß, Anke Simon, Sabrina Schüßler, Michael Keusgen, Nikolai Stankiewicz, Jörg von Hagen, “Compaction of chemically defined cell culture media increases its dissolution rate through an increase of solvent accessible surface area”, Powder Technology (2016), 301, 110-117.
• Patricio Lopez-Exposito, Angeles Blanco Suarez, Carlos Negro, “Estimation of Chlamydomonas reinhardtii biomass concentration from chord length distribution data”, Journal of Applied Phycology (2016), 28, 2315–2322.
• Christian Sieblist, Marco Jenzsch, Michael Pohlscheidt, “Equipment characterization to mitigate risks during transfers of cell culture manufacturing processes”, Cytotechnology (2016), 68(4), 1381–1401.
• Cosima Koch, Markus Brandstetter, Patrick Wechselberger, Bettina Lorantfy, Maria Reyes Plata, Stefan Radel, Christoph Herwig, Bernhard Lendl, “Ultrasound-Enhanced Attenuated Total Reflection Mid-Infrared Spectroscopy In-Line Probe: Acquisition of Cell Spectra in a Bioreactor”, Analytical Chemistry (2015), 87, 2314−2320.
• Janosch Fagaschewski, Daniel Sellin, Charles Wiedenhöfer, Sven Bohne, Hoc K. Trieu, Lutz Hilterhaus, “Spatially resolved in situ determination of reaction progress using microfluidic systems and FT-IR spectroscopy as a tool for biocatalytic process development”, Bioprocess Biosystems Engineering (2015), 38, 1399–1405.
• Huiquan Wu, Erik Read, Maury White, Brittany Chavez, Kurt Brorson, Cyrus Agarabi, Mansoor Khan, “Real time monitoring of bioreactor mAb IgG3 cell culture process dynamics via Fourier transform infrared spectroscopy: Implications for enabling cell culture process analytical technology”. Frontiers of Chemical Science and Engineering (2015), 9, 386–406.
• Cosima Koch, Andreas Posch, Héctor Goicoechea, Christoph Herwig, Bernhard Lendl, “Multi-analyte quantification in bioprocesses by Fourier-transform-infrared spectroscopy by partial least squares regression and multivariate curve resolution”, Analytica Chimica Acta (2014), 807, 103-110.
• Cornelia Walther, Sabrina Mayer, Alois Jungbauer, Astrid Dürauer, “Getting ready for PAT: Scale up and inline monitoring of protein refolding of Npro fusion proteins”, Process Biochemistry (2014), 49(7), 1113-1121.
• Anne Tscheliessnig, Peter Satzer, Nikolaus Hammerschmidt, Henk Schulz, Bernhard Helk, Alois Jungbauer, “Ethanol precipitation for purification of recombinant antibodies”, Journal of Biotechnology (2014), 188, 17-28.
• Patrick Sagmeister , Magdalena Kment , Andrea Meitz , Timo Langemann, Christoph Herwig, “Soft-sensor assisted dynamic investigation of mixed feed bioprocesses”, Process Biochemistry (2013), 48(12), 1839-1847.
• Patrick Sagmeister, Timo Langemann, Patrick Wechselberger, Andrea Meitz, Christoph Herwig, “A dynamic method for the investigation of induced state metabolic capacities as a function of temperature”, Microbial Cell Factories (2013), 12, 94.
• John Dahlbacka , Kristiina Kiviharju, Tero Eerikäinen, Kaj Fagervik, “Monitoring of Streptomyces peucetius cultivations using FTIR/ATR spectroscopy and quantitative models based on library type data”, Biotechnology Letters (2013), 35, 337–343.
• John Dahlbacka, Jan Weegar, Niklas von Weymarn, Kaj Fagervik, “On-line measurement of the substrate concentrations in Pichia pastoris fermentations using FT-IR/ATR”. Biotechnology Letters (2012), 34, 1009–1017.
• Daniel Landgrebe, Claas Haake, Tim Höpfner, Sascha Beutel, Bernd Hitzmann, Thomas Scheper, Martin Rhiel, Kenneth F. Reardon, “On-line infrared spectroscopy for bioprocess monitoring”, Applied Microbiology and Biotechnology (2010), 88, 11–22.
• Michal Dabros, Moira Monika Schuler, Ian W. Marison, “Simple control of specific growth rate in biotechnological fed-batch processes based on enhanced online measurements of biomass”, Bioprocess Biosystems Engineering (2010), 33(9), 1109-1118.
• Jakob J. Müller, Markus Neumann, Paul Scholl, Lutz Hilterhaus, Marrit Eckstein, Oliver Thum, Andreas Liese, “Online Monitoring of Biotransformations in High Viscous Multiphase Systems by Means of FT-IR and Chemometrics”, Analytical Chemistry (2010), 82(14), 6008–6014.