Поиск
На сегодняшний день биофармацевтические производственные предприятия делятся по типу используемого оборудования на три основных типа:
Всё технологическое оборудование из нержавеющей стали. Давно существующие, проверенные годами производственные процессы.
Полностью одноразовые системы (Single Use Systems). Пока встречаются относительно редко, но их количество растет, особенно в США и Азии. Применяются как крупными фармкомпаниями, так и небольшими и средними контрактными производителями (СМО).
Комбинация нержавеющей стали и одноразовых систем. На данный момент наиболее распространены, составляя 75% биофармацевтических мощностей.
Классическое оборудование, существующее еще со времен, когда мы знали «микробиологию», а «биотехнология» только начинала выделяться как отдельная отрасль.
Стальное оборудование может использоваться на всех этапах биотехпроцесса – от приготовления сред, через культивирование, выделение и очистку целевого продукта до розлива, сушки и упаковки.
В основном применяются в upstream-процессах культивирования клеток млекопитающих, реже — микроорганизмов. Для downstream одноразовое оборудование практически не используется.
| Товар | Цена, EUR |
|---|---|
| Мешок для смешивания 500 л с датчиком рН и температуры | 6 000 |
| Мешок для смешивания 2000 л с датчиком рН и температуры | 10 500 |
| Мешок для хранения 50 л (2D) без фильтра | 400 |
| Мешок для хранения 1000 л (3D) без фильтра | 2 750 |
Давайте сравним затраты времени при работе со стальными (SS) и одноразовыми (SU) решениями на примере емкости для подготовки буферных растворов рабочим объемом 1000 л.
| Этап | SU (мин) | SS (мин) | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Заполнение емкости водой для инъекций и перемешивание раствора | 100 | 60 | SU: через шланг ¾" SS: через трубу 1", выше мощность мешалки |
| Передача буфера на хранение | 50 | 40 | SU: передача насосом через шланг ¾" SS: передача сжатым воздухом (передавливанием) |
| Замена мешка | 60 | - | |
| Мойка оборудования | - | 20 | Трехкратное ополаскивание |
| Итого: | 210 | 120 |
В этих системах оборудование из нержавеющей стали и одноразовое оборудование сочетаются так, чтобы оптимизировать общие затраты (CAPEX+OPEX) на производство при сохранении максимального контроля над процессом.
Чаще всего гибридные системы основаны на стальном «сердце» производства – ферментер или биореактор (на самом деле это не один аппарат, а цепочка из нескольких посевных и товарного в конце) и «одноразовой» периферии – вспомогательных емкостей для подпиток и буферных растворов. Почему именно так, а не наоборот? Отвечаем ниже на примере производства моноклональных антител (mAb).
Биофармацевтические процессы проводятся в водных системах с использованием больших объемов воды для инъекций (ВДИ) или воды очищенной (ВО). В upstream-процессе ВДИ необходима для приготовления питательных сред и растворов. В downstream-процессе большие объемы ВО или ВДИ требуются для буферных растворов, причем системы их приготовления, хранения и распределения составляют значительную часть оборудования, используемого для очистки моноклональных антител (mAb). Однако необходимые объемы для хранения буферов, а также сложность их распределения часто недооцениваются, особенно на предприятиях, где производится много видов препаратов, т.е. там, где требуется высокая гибкость и короткие сроки смены продукта.
Основное преимущество одноразовых мешков перед стальными емкостями для вспомогательных растворов – возможность менять физический размер емкости (мешка), тем самым экономя и/или перераспределяя производственные площади.
Если для продукта А требуется 100 л буфера №1 и 200 л буфера №2 (а всего таких буферов бывает до 10-12 шт), а для продукта Б требуется 30 л буфера №1 и 15 л буфера №2, то, используя одноразовые мешки, мы можем высвободить дополнительное место при производстве продукта Б (мешки объемом 30 л и 15 л будут занимать гораздо меньше места, чем мешки 100 и 200 л). При использовании стальных реакторов для этих же буферов мы вынуждены ставить объемы 100 и 200 л, ориентируясь на максимально возможную потребность, либо же покупать набор реакторов, чтобы менять их при смене продукта. Встает вопрос хранения неиспользуемых в данный момент реакторов.
При использовании мешков вместо реакторов действительно повышается гибкость процесса, но не стоит забывать о том, что передача из этих мешков происходит по гибким шлангам диаметром до ¾" (ограничение одноразовых систем), и при больших объемах буферов время передачи увеличивается.
Для того, чтобы мешки действительно занимали мало места, необходимо сразу приобретать стеллажи/держатели, как показано на рис. 1 и 2.
Всё вышесказанное не означает, что стоит вообще отказаться от одноразовых решений. Мы призываем детально продумывать будущее производство – при участии технологов, проектировщиков и поставщиков тех и других решений (или такого поставщика, который предлагает и сталь, и мешки). Пример отрезка гибридной линии, в которой сочетается стальное и одноразовое оборудование, показан на рисунке 5.
На двух схемах ниже мы бы хотели показать, что иногда выгоднее добавить стальные единицы оборудования, чтобы упростить дальнейшую работу и даже сократить CAPEX (!).
На схеме на рис. 6 мы видим в основном SUS-линию (красным), в которой из не-SUS оборудования присутствует сепаратор с CIP-станцией для его мойки, насос для подачи продукта на установку фильтрации и часть стального трубопровода для дренажа.
Схема на рис. 7 переработана так, чтобы оптимизировать затраты и процесс работы:
На схеме ниже (рис. 8) показаны две производственные линии для mAb. Красным цветом обозначено одноразовое оборудование, синим – стальное. Каждая линия имеет различный набор оборудования. В зависимости от объема промежуточного продукта используются либо мешки, либо стальные емкости.
Найдите «10 отличий»!
Данной схемой мы хотим проиллюстрировать важность детального и вдумчивого проектирования производства под свои задачи, а не в погоне за «модой» и не под влиянием рекламных кампаний крупных брендов, и пожелать вам успеха в непростом биотехнологическом бизнесе.
Специалисты из ГК «БИОТЕХНО» имеют опыт проработки концептов гибридных систем. Мы готовы обсудить ваши задачи и показать, что гибрид – это, конечно, не просто, но удобно и выгодно.
