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PAT為生物藥CMC提供原位、實(shí)時(shí)的解決方案

瀏覽次數(shù):735 發(fā)布日期:2025-10-31  來(lái)源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)
在生物制藥領(lǐng)域,化學(xué)、生產(chǎn)和控制(CMC)是確保藥品質(zhì)量的核心環(huán)節(jié)。然而傳統(tǒng)質(zhì)量控制方法存在顯著的時(shí)間滯后取樣偏差,生產(chǎn)批次間差異難以控制,甚至面臨整批報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn)。在線過(guò)程分析技術(shù)(Process Analytical Technology, PAT)作為一種顛覆性工具,通過(guò)提供原位、實(shí)時(shí)、無(wú)損的監(jiān)測(cè)能力,為生物藥CMC開(kāi)發(fā)實(shí)施“質(zhì)量源于設(shè)計(jì)”(QbD)提供關(guān)鍵技術(shù)。本文旨在探討在線過(guò)程分析技術(shù)技術(shù)在生物藥CMC的關(guān)鍵應(yīng)用與價(jià)值。

傳統(tǒng)離線分析:滯后與取樣偏差
傳統(tǒng)生物工藝的監(jiān)控主要依賴于從生物反應(yīng)器或純化流程中手動(dòng)取樣,隨后在遠(yuǎn)離生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的QC實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。
時(shí)間滯后性
從取樣、樣品預(yù)處理到獲得分析結(jié)果,通常需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天。當(dāng)檢測(cè)到工藝參數(shù)(如營(yíng)養(yǎng)物濃度、代謝副產(chǎn)物、產(chǎn)物滴度或質(zhì)量屬性)異常時(shí),工藝批次可能已接近尾聲或已發(fā)生不可逆的偏離,導(dǎo)致批次報(bào)廢,造成巨大的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本損失。 
取樣偏差與樣品代表性
  • 異質(zhì)性: 大規(guī)模生物反應(yīng)器內(nèi)并非完全均一,手動(dòng)取樣點(diǎn)有限,難以代表整個(gè)體系的真實(shí)狀態(tài)。
  • 樣品處理影響: 取樣后的離心、過(guò)濾、稀釋或儲(chǔ)存過(guò)程可能改變樣品的理化性質(zhì),引入人為誤差。
  • 無(wú)菌風(fēng)險(xiǎn): 頻繁取樣增加了生物污染的風(fēng)險(xiǎn)。
正如美國(guó)FDA在2004年發(fā)布的PAT指南框架中所強(qiáng)調(diào),“質(zhì)量不能僅通過(guò)最終產(chǎn)品檢驗(yàn)被植入產(chǎn)品,而應(yīng)源于設(shè)計(jì)和對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的充分理解與控制” 。離線分析顯然無(wú)法滿足這一核心理念。

過(guò)程分析技術(shù)(PAT)
過(guò)程分析技術(shù)(PAT)被定義為“通過(guò)及時(shí)測(cè)量(即在工藝過(guò)程中)原材料和過(guò)程中材料和工藝關(guān)鍵質(zhì)量和性能屬性來(lái)設(shè)計(jì)、分析和控制生產(chǎn)的系統(tǒng),以確保最終產(chǎn)品質(zhì)量”。
 
生物制藥中應(yīng)用的PAT技術(shù)種類繁多,根據(jù)其測(cè)量原理和信息深度,可分為光譜類、色譜類、生物傳感器類以及其他物理化學(xué)傳感器。

PAT在生物藥CMC中的關(guān)鍵應(yīng)用與價(jià)值
1、在工藝開(kāi)發(fā)階段:加速工藝?yán)斫夂蛢?yōu)化。
  • 關(guān)鍵工藝參數(shù)識(shí)別:通過(guò)在線傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生物反應(yīng)器內(nèi)的微觀變化,精確識(shí)別影響關(guān)鍵質(zhì)量屬性的CPP。
  • 縮小模型驗(yàn)證:在工藝表征研究中,使用PAT工具確?s小模型與生產(chǎn)規(guī)模模型的動(dòng)力學(xué)路徑和產(chǎn)品質(zhì)量一致性,為大規(guī)模生產(chǎn)提供可靠依據(jù)。
  • PAT應(yīng)用價(jià)值:縮短開(kāi)發(fā)周期,建立更科學(xué)、更穩(wěn)健的設(shè)計(jì)空間。
2、生產(chǎn)制造階段:保工藝穩(wěn)健性和批間一致性,為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)放行測(cè)試奠定基礎(chǔ)。

上游過(guò)程
  • 在線監(jiān)測(cè):使用原位探頭連續(xù)監(jiān)測(cè)生物反應(yīng)器中的葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺等關(guān)鍵代謝物濃度,為補(bǔ)料策略提供即時(shí)數(shù)據(jù)支持。
  • 細(xì)胞狀態(tài)監(jiān)控:通過(guò)在線激光衍射儀或電容法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)活細(xì)胞密度和活力。
下游過(guò)程
  • 層析過(guò)程監(jiān)控:使用UV、多波長(zhǎng)、電導(dǎo)和pH在線監(jiān)測(cè)層析洗脫譜圖,實(shí)時(shí)判斷產(chǎn)品收集起點(diǎn)和終點(diǎn),減少批間差異。
  • 產(chǎn)物濃度與純度評(píng)估:在某些應(yīng)用中,可使用在線拉曼光譜或UPLC實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)純化過(guò)程中的產(chǎn)物和雜質(zhì)變化。 
  • PAT應(yīng)用價(jià)值:實(shí)現(xiàn)預(yù)防性控制,避免整批產(chǎn)品的失敗,提高生產(chǎn)成功率和效率。


3、在質(zhì)量控制與放行階段:從“放行檢驗(yàn)”轉(zhuǎn)向“放行工藝”。

實(shí)時(shí)放行測(cè)試:如果能夠通過(guò)PAT數(shù)據(jù)(如整個(gè)培養(yǎng)過(guò)程中的代謝譜、光譜數(shù)據(jù))與產(chǎn)品質(zhì)量(如糖基化、效價(jià))建立可靠的預(yù)測(cè)模型,則可以在產(chǎn)品最終檢測(cè)完成前,甚至替代某些耗時(shí)長(zhǎng)的離線檢測(cè)項(xiàng)目,直接放行產(chǎn)品。
連續(xù)工藝:對(duì)于連續(xù)生物制造,PAT是實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制和產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控的必備技術(shù)。
PAT應(yīng)用價(jià)值:極大縮短產(chǎn)品放行時(shí)間,降低檢驗(yàn)成本,是實(shí)現(xiàn)先進(jìn)制造模式的關(guān)鍵。
 

 

Akwa®Raman在線拉曼分析
Akwa®Raman在線拉曼分析儀是由浚真生命科學(xué)自主研發(fā)的用于生物工藝關(guān)鍵工藝參數(shù)和關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)持續(xù)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化的在線過(guò)程分析系統(tǒng)。
 

 

 
Akwa®Raman特點(diǎn)
可實(shí)現(xiàn)過(guò)程工藝多參數(shù)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);
采用基于物理信息的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(PINN)建模方法;
集成于生物反應(yīng)器的自動(dòng)化控制系統(tǒng);
高效采集樣品信號(hào)通量專利設(shè)計(jì),保證高分辨率的同時(shí)得到增強(qiáng)拉曼信號(hào)可在短采樣時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高信噪比(SNR);

 

 
 
過(guò)程分析技術(shù)(PAT)正從根本上重塑生物藥CMC開(kāi)發(fā):通過(guò)提供原位、實(shí)時(shí)、高信息量的工藝數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)連續(xù)生物制造和真正意義上的質(zhì)量源于設(shè)計(jì)(QbD)。隨著技術(shù)的不斷成熟和監(jiān)管機(jī)構(gòu)的持續(xù)鼓勵(lì),PAT必將成為未來(lái)生物藥工廠不可或缺的工具,驅(qū)動(dòng)行業(yè)向著更智能、更敏捷、更高質(zhì)量的方向飛速發(fā)展。
 

 

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