智能就这样来到了生物反应器中

作者:Alina Moritz、Philipp Garbers 文章来源:《制药业》 发布时间:2015-07-30

具有Memosen技术的数字化传感器使得生物反应技术的研发更加完美。酸碱度pH值检测、溶解氧pO2监控,在数字化传感器的帮助下都能有了可追朔性和变量控制的可能性——计量检定就像游戏一样简单。

  在药品投放到市场之前,生物技术药品要有一个很长的研发时间。在有效药物成分的确定到临床试验阶段之间,直至经药品主管部门批准上市前的种种准备工作一般都要持续8~14年的时间。为了能够向各个研发阶段提供足够量的生物制剂有效成分,整个生产过程首先要在实验室中开发出来。从生物技术的角度出发,在实验室研发过程中常常使用生物反应器、生物酶培养器;它们使用玻璃培养器皿的最大容积可以高达五升。此时,所使用的既可是单式的(只有一个传感器的生物反应器)也可以使用复式的(同时控制多个生物反应器的)操作控制系统。

可重复再现的结果

在实验室中细胞和微生物的培养过程是最终按照按比例放大的技术方法在大型生物反应器(≤2000L)或者不锈钢(≤20000L)生物反应器等规模化生产的第一步。在按比例放大的过程中,自动化在可重复再现的结果和验证过程中都有着重要的意义和作用。在好氧生物过程中,酸碱度pH值和溶解氧pO2等两个参数有着非常重要的意义。一旦工艺流程验证合格,有关质量的生产设备常常是按照按比例规模化的方法加以放大,转入下一阶段,并随着临床开发的成功最终结束于规模化生产的尺度。Sartorius Stedim生物技术公司最新研发的Biostat A生物反应系统是一种适用于产品研究和开发的入门级系统,但也可以用于大学教学,它可以在实验室中使用,无需特殊处理。能够利用笔记本电脑、平板电脑和智能手机进行操作能够实现实时的、透明的过程控制和可视化。简单的操作理念也体现在传感器的选择上。这家公司也在酸碱度pH值和溶解氧pO2的检测中使用了Endress+Hauser公司研发生产的Memosens智能传感器。

这种类型的传感器具有感应数据传输的能力,并能通过电流解耦避免介质和检测转换器间耦合的潜力。测量是在传感器内部完成的。按照Memosens技术协议传输数字数据。在传输过程中,不仅仅把所有的检测信号传输出去,同时也把所有保存在传感器内的校准信息和使用寿命周期数据(序列号、校准、互导、日期、时间、特殊历史记录等等)发送到检测数据转换器中。利用数字技术就可以避免因腐蚀、潮湿、盐桥和接触不良等带来的问题了。

简单的传感器管理

Memobase Plus软件是专门针对传感器管理而研发设计的。这些传感器都在实验室恒温条件下进行了标定,得到的所有数据都是保存在同一数据库中的数据——只需按一下按钮即可生成标定和检测报告,在规定的时间段内、在实验室中设定的样本检测数据的曲线。各种商用计算机的USB接口都可通过软件、数据库、操作界面与4个数字化传感器相互连接,构成一个完整的标定和检测工作站。

检测软件是基于Liquiline CM44x型的检测数据转换器而设计的。它首次实现了实验室数据与过程数据的比较,因为过程数据始终是按照同样的方法计算的。另外,使用的是相同的电缆和传感器。总体而言,按比例放大的过程变得更加简单和可靠了,因为软件的应用避免了出现错误、有利于过程结果和测试结果的比较。

通过全自动的记录采集到的工作使用条件、检测和标定数据等数据。所有相互有关的数据信息都做好了记录。这就使得计量检定,尤其是复式应用中的多个传感器之间的计量检定、标定工作变得非常简单。这就提供了许许多多的优点:因为这些传感器可以在Memobase基础上的PC机软件控制下,或者在其他检测数据转换器的控制下,例如在质量实验室中事先标定好。预标定的传感器简化了使用过程中的传感器更换,避免了费时费力的、容易出现错误的现场标定操作。

4 个一组

利用计量检定和文件记录工具Memobase Plus可以对4个传感器同时进行计量检定,使之能够在生物反应器中使用。传感器是否可以继续使用或者可以丢弃的问题也可以方便的基于显示的历时数据进行评定。

完整的操作可追朔性,传感器特性和它们的计量检定情况都是自动完成的。审核更加快速,准备工作也更加简单。按一下按钮,就可以打印出PDF格式的记录和报告。数据和信息也可以按照CSV格式的文件输出,没有文字书写的优化和分析即可在Excel中进一步处理。另外,上一级的控制系统,例如Lims能够对CSV格式的数据进行处理。除了能够安装在单台计算机上,Memobase Plus系统也可以安装在企业的中央数据库中,做到了企业不同地点分支机构间的数据共享。

当然,Memobase Plus允许按照美国食品药品管理局FDA的CFR 21 Part 11标准,电子记录和电子签名进行工作,对Memosens Plus开展的所有活动(什么、谁、何时、添加的评注)和3级用户管理和电子签名进行管理。设置、系列号、软件版本、投产日期以及生产厂家、目标值、批次和保质期、参考解决方案、用户、精确到秒的时间戳和历史记录等都是各数据组的组成部分,与计量检定、标定密切相连。

检测质量综述

很长时间以来,一直不能在传感器计量检定之前和之后直接对传感器的检测质量做出评判。为了填补这一空白,专门开发了一种自动化的解决方案,即所谓的“所见即所为”的检测方法,作为所有计量检定过程中易于实施、记录的可选内容。根据这种方法计算出来的δ值可以很好的解释和说明传感器计量检定前后的检测差异,更好地对传感器的承载情况进行跟踪和预测。

最后,Memobase Plus软件系统也降低了传感器系统的使用运行费用(OPEX),通过减少实验室的试验成本、减少电缆费用以及减少传感器计量检定过程中的损伤风险减少了传感器系统的使用运行费用。

从实验室到流程工艺过程层面的无差错操作以及便携性是由传感器传统和感应式数据传输系统的一致性来保证的。这也就对检测、计量检定和标定、文件记录提出了新的要求。流程工艺过程从中获得的是质量和可靠性,可追朔性和使用操作的简便性。

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