Для получения высокого выхода активного фармацевтического ингредиента за минимальное время необходим тщательный и непрерывный контроль параметров состояния процесса. Даже незначительные ошибки в управлении технологическим процессом могут привести к снижению продуктивности, увеличению длительности циклов и, в самом худшем случае, к полной потере партии продукции.

Ключевые параметры технологического процесса

Активные фармацевтические вещества, получаемые методом биоферментации, чрезвычайно чувствительны к условиям производственного процесса. Чтобы свести к минимуму нестабильность качества партий, производят измерение и контроль аналитических параметров с целью их постоянного удержания в заданном значении. Однако по мере протекания производственного цикла состав ферментационной среды может изменяться непредсказуемым образом, что требует принятия корректирующих мер.

  • pH

pH является наиболее важным аналитическим параметром, поскольку активность ферментов и метаболизм чувствительны к уровню pH. Следовательно, оптимальные условия выращивания клеток в значительной степени зависят от поддержания надлежащего уровня pH. Встроенные в технологическую линию датчики для непрерывного измерения pH в режиме реального времени широко распространены уже много лет, но их использование не лишено риска. Если pH-электрод выйдет из строя в ходе производства партии, то уровень pH будет необходимо измерять вне линии, в отбираемых образцах, что связано с риском загрязнения, требует много труда и времени.

  • Растворенный кислород

Для получения энергии из органических источников углерода, таких как глюкоза, клеточным культурам требуется растворенный кислород. Учитывая его плохую растворимость в воде, необходимо тщательно контролировать поток воздуха при аэрации, чтобы скорость технологического процесса не снижалась. Передозировка растворенного кислорода не опасна для микроорганизмов, но это напрасная трата энергии на работу компрессоров. Сигнал с датчика кислорода можно использовать для создания цепи контроля подачи воздуха с обратной связью.

  • Растворенный CO2

Уровень растворенного диоксида углерода служит индикатором качества клеточного метаболизма, и поэтому его регулярно отслеживают, получая показатель эффективности работы культуры. Высокий уровень CO2 может замедлять процессы роста и метаболизма и негативно сказываться на показателях качества продукции, например, на гликозилировании белкового продукта. В производственном режиме с подпиткой сигнал уровня CO2 дает возможность контролировать подачу среды, что позволяет удерживать уровень CO2 в оптимальном диапазоне. При надежном контроле содержания растворенного CO2 можно получить прирост выхода продукции до 40%.

Многопараметрические трансмиттеры и цифровая технология управления датчиками

Отслеживание трех параметров с помощью трех разных трансмиттеров с разными интерфейсами может стать сложной задачей. Кроме этого, отказ датчика в ходе производственного цикла в лучшем случае причинит неудобство, а в худшем — приведет к потере партии. Возможность конфигурировать и калибровать датчики для трех разных параметров на одном трансмиттере не только упрощает измерительную систему и уменьшает затраты, но также снижает требования к квалификации операторов и, следовательно, вероятность ошибки. Однако использование стандартного многопараметрического трансмиттера само по себе не может облегчить процедуры калибровки — утомительные, рискованные и требующие много времени. Операторам приходится устанавливать датчик, который, как они надеются, выдержит следующий производственный цикл, или, в целях безопасности процесса, заменять датчик, который может оказаться совершенно исправным. Компания МЕТТЛЕР ТОЛЕДО нашла решение этих проблем.

Цифровая технология управления датчиками (Intelligent Sensor Management, ISM) МЕТТЛЕР ТОЛЕДО — это технология, позволяющая заранее определять дату следующей калибровки и выхода из строя аналитического датчика. Микропроцессор, встроенный в головку ISM-датчика, использует данные датчика (историю измерений, информация о физическом состоянии датчика) для автоматической диагностики. Если ISM-датчик подключен к трансмиттеру, поддерживающему технологию ISM, или к компьютеру с установленным ПО iSense Asset Suite МЕТТЛЕР ТОЛЕДО, индикатор диагностики покажет, когда следует провести техническое обслуживание или замену датчика. Если срок службы pH-электрода подходит к концу, программа предупредит об этом оператора, и электрод не будет использоваться при производстве следующей партии.

Также технология ISM дает точно калибровать датчики там, где это удобно (в лаборатории или в мастерской), используя ПО iSense и USB-соединения. Откалиброванные ISM-датчики можно хранить и быстро заменять по мере необходимости. ISM-датчики также регистрируют температурные воздействия и циклы чистки и стерилизации на месте (SIP и CIP). Эти данные вместе с данными калибровки сохраняются в ПО iSense для обеспечения прослеживаемости и соответствия нормативным требованиям.

M800 представляет собой многопараметрический многоканальный трансмиттер с технологией ISM. На его большом сенсорном экране отображаются данные, поступающие с датчиков (до 4 штук). Также он поддерживает iMonitor — интерфейс автоматической ISM-диагностики с использованием цветных индикаторов оповещения. Операторы будут вовремя предупреждены о проблемах с датчиком и получат информацию о том, как устранить проблему, прежде чем она повлияет на эффективность измерений и на процесс ферментации. Благодаря хорошо организованной структуре меню трансмиттера навигация осуществляется легко и интуитивно понятно.