Биотехнологические блоки для культивирования клеток: основы проектирования, проверки и закупок

Когда технологическая группа переходит от периодического питания к перфузионному культивированию или переходит от одноразового биореактора емкостью 200 л к 2000 л, системы поддержки часто становятся узким местом раньше, чем сам биореактор. Подготовка среды, подготовка буфера, охлаждение сбора и контроль температуры рубашки внезапно требуют обеспечения больших объемов с более жесткими допусками в одном и том же окне очистки. Биотехнологические блоки созданы именно для решения этой проблемы: они объединяют насосы, теплообменники, клапаны, датчики и средства автоматизации для определенной технологической функции в один проверенный на заводе модуль, который подключается к биореакторам и инженерным сетям через известные интерфейсы. Понимание того, что содержат эти блоки, как они изготовлены и что нужно проверить перед заказом, может сэкономить месяцы времени ввода в эксплуатацию и снизить риски при производстве GMP.

Почему процессы культивирования клеток зависят от хорошо спроектированных биопроцессов

Культура клеток отличается от микробной ферментации тем, что напрямую влияет на конструкцию блока. Клетки млекопитающих растут медленно, переносят ограниченный сдвиг и производят термочувствительные продукты. Рецептуры средств массовой информации сложны и дороги. Повышение температуры выше 40 °C, даже на короткий период, может привести к деградации витаминов и факторов роста; неправильно очищенный путь передачи может загрязнить всю партию. Поэтому блоки, используемые при работе с клеточными культурами, должны быть спроектированы с учетом мягкого температурного контроля, полной дренажной способности и возможности очистки.

Биотехнологическая установка для культивирования клеток обычно выполняет одну или несколько из следующих задач:

• Подготовка и кондиционирование сред и буферов
• Нагрев и охлаждение потоков жидкости до и после стерильной фильтрации
• Поддержание температуры в трюмных, сборных и уравнительных емкостях
• Циркуляция тепловой жидкости через рубашку биореактора или теплообменник.
• Поддержка последовательностей очистки на месте (CIP) и стерилизации на месте (SIP).

Ценность заносового подхода заключается в том, что хорошо выполненный занос больше, чем сумма его частей . Поскольку система собирается и тестируется одной стороной, интерфейсы между теплообменником, клапанами, органами управления и насосами проверяются до того, как устройство доставляется на объект. Это сокращает время установки, усилия по вводу в эксплуатацию и количество сторон, которых необходимо координировать проектной команде.

Базовые системы на биотехнологическом блоке для клеточной культуры

Теплопередача и контроль температуры

Наиболее распространенными термическими задачами в культуре клеток являются нагрев среды, охлаждение после тепловой стерилизации и контроль температуры во время культивирования. Питательная среда содержит белки, аминокислоты и липиды, чувствительные к высоким температурам стенок и механическому сдвигу. Прямой впрыск пара редко бывает целесообразным. Вместо этого проектировщики выбирают теплообменники с умеренной скоростью и контролируемой температурой поверхности.

Если для работы требуется полная предварительно собранная система, интеллектуальные биопроцессные теплообменные агрегаты объединить теплообменники, регулирующие клапаны, насосы и контрольно-измерительные приборы на одной раме. Эти устройства настроены с учетом конкретных требований процесса к потоку, температуре и очищаемости и поставляются с документированным протоколом испытаний.

Изготовление индивидуальных интеллектуальных биопроцессных теплообменных установок/блоков, завод Shiloc (Шанхай) Industrial Trading Co., Ltd. - это китайские производители интеллектуальных биопроцессных теплообменных установок/блоков, завод,... Посмотреть продукт →

Для применений, где температура должна поддерживаться с жесткими допусками, например, поддержание температуры в сосуде для сбора при 4 °C или управление рубашкой биореактора при температуре 37 °C, прецизионный терморегулятор для биофармацевтики обеспечивает отзывчивое и стабильное управление. Этот тип модуля имеет значение, когда отопление и охлаждающая вода объекта не могут поддерживать температуру процесса независимо от колебаний сети.

Изготовленный на заказ прецизионный блок контроля температуры (TCU) для производителей биофармацевтики, Fac Shiloc (Shanghai) Industrial Trading Co., Ltd. - это китайский прецизионный блок контроля температуры (TCU) для производителей биофармацевтических препаратов, факт... Посмотреть продукт →

Для теплообмена в закрытом асептическом контуре Санитарный капиллярный теплообменник стоит оценить. Его узкие каналы обеспечивают эффективную передачу тепла при низких скоростях потока, что сводит к минимуму задержку продукта и снижает риск перегрева ценных, чувствительных к сдвигу сред.

Производители санитарных капиллярных теплообменников на заказ, завод Shiloc (Шанхай) Industrial Trading Co., Ltd. - это китайские производители санитарных капиллярных теплообменников, завод, санитарный колпачок ... Посмотреть продукт →

Обращение с жидкостями и подготовка сред

Многие агрегаты для культивирования клеток помимо теплопередачи включают в себя функции обработки жидкости. Блок подготовки среды обычно содержит смесительный бак или контур рециркуляции, дополнительные порты для порошков и жидкостей, перекачивающий насос с низким сдвиговым усилием и соединения для стерильных корпусов фильтров. Прокладка трубопроводов должна быть самодренирующейся, без низких мест, где может собираться жидкость. Для питательных сред предпочтительны центробежные насосы с крыльчатками с низким сдвиговым усилием. Насосы прямого вытеснения можно использовать для точного дозирования или для вязких жидкостей, но они должны избегать создания избыточного давления в фильтрах или повреждения клеток и белков.

Автоматизация, контроль и интеграция данных

Современные биотехнологические установки работают под управлением ПЛК с автоматизацией на основе рецептов или последовательностей. В настройках GMP система автоматизации должна поддерживать отчеты о партиях, историю сигналов тревоги и электронные записи, соответствующие требованиям 21 CFR, часть 11, где это применимо. Он должен взаимодействовать со средой РСУ или SCADA предприятия через стандартный протокол и должен включать блокировки, предотвращающие небезопасную работу. Уровень автоматизации следует определять на этапе проектирования не потому, что больше автоматизации всегда лучше, а потому, что выбранный уровень должен соответствовать философии эксплуатации предприятия и возможностям проверки.

Требования к материалам и санитарному проектированию

Детали, контактирующие с продуктом, почти всегда изготавливаются из нержавеющей стали 316L с чистотой поверхности Ra ≤ 0,4 мкм и, где это необходимо, электрополировкой на смачиваемых поверхностях. Сварные швы должны быть полностью проварены, без щелей и задокументированы в карте сварных швов, в которой каждый сварной шов прослеживается до квалификации сварщика и протокола проверки. Для технологических соединений следует использовать гигиенические зажимные фитинги или аналогичные конструкции, допускающие разборку для проверки. Мертвые ноги должны быть сведены к минимуму ; там, где это неизбежно, они должны быть короткими и проверенными на предмет их смывания и испарения.

Мембранные клапаны радиальной или переливной конструкции распространены, поскольку они обеспечивают чистое перекрытие, а диафрагма служит технологическим барьером. Рама салазок должна быть изготовлена ​​из нержавеющей стали и не иметь горизонтальных поверхностей, на которых задерживается пыль или жидкость. Такие инженерные коммуникации, как пар, охлаждающая вода и приборный воздух, должны быть маркированы и проложены таким образом, чтобы доступ для обслуживания не требовал входа на путь прохождения продукта.

Ключевые характеристики, которые необходимо определить перед запросом ценового предложения

Биопроцессная установка спроектирована вокруг процесса, а не наоборот. Прежде чем запросить ценовое предложение, определите как минимум следующие параметры:

• Характеристики жидкости: состав, вязкость, чувствительность к температуре и содержание твердых веществ.
• Расходы и объемы партий: минимальные, нормальные и максимальные значения.
• Требуемые диапазоны температур и скорости нагрева или охлаждения
• Присоединения к процессу: размеры портов, типы фитингов и характеристики коммунальных сетей.
• Требования к очистке и стерилизации: температура CIP, циклы SIP и номинальное давление.
• Ограничения по пространству: занимаемая площадь, высота и требования к доступу для обслуживания.
• Требования к документации: сертификаты на материалы, карты сварных швов, протоколы гидростатических испытаний и протоколы FAT/SAT.

Четкое определение процесса позволяет поставщику поставить установку, соответствующую выполняемой операции, а не компромисс, требующий затрат времени и денег во время установки. Это также помогает сравнивать предложения на одной и той же основе, поскольку эти входные данные влияют на проектные решения, такие как размер линии, мощность теплообменника и точность управления.

Почему опыт поставщиков важен для предприятий по культивированию клеток

Покупка биотехнологической установки не похожа на покупку насоса. Процессы культивирования клеток требуют опыта в области асептического проектирования, тепловых характеристик и жизненного цикла проверки. Поставщик, знакомый с биофармацевтической отраслью, может указать на такие проблемы, как недостаточные дренажные уклоны, тупиковые ловушки, удаление конденсата или контрольные взаимодействия, которые обычный производитель может упустить. Попросите у потенциальных поставщиков эталонные установки для клеточных культур или аналогичных асептических процессов, а также узнайте об их собственных возможностях в разработке P&ID, проектировании систем управления и документации.

Shiloc позиционирует себя как инженерно-ориентированный поставщик, основанный на европейских технологиях, предлагающий интегрированные платформы и более широкий спектр услуг. биофармацевтическое технологическое оборудование портфолио. Для проектов, требующих технической документации европейского образца, участия в заводских приемочных испытаниях и поддержки при вводе в эксплуатацию, компания может выступать в качестве единого подотчетного партнера.

Заключение

Биотехнологические блоки превращают системы поддержки клеточных культур в управляемый и проверенный актив. Вместо сборки теплообменников, насосов, клапанов и контроллеров на заводе вы получаете предварительно сконструированное устройство, которое соответствует вашему процессу, поставляется протестированным и поставляется с документацией, которую вы можете использовать для проверки. Секреты удачной покупки просты: точно определите процесс, проверьте санитарное проектирование и выберите поставщика с реальным опытом биотехнологической инженерии .

Начните с определения термической и гидравлической нагрузки, проверьте качество материала и сварных швов и убедитесь, что пакет документации соответствует вашему плану проверки. Если эти детали правильные, установка будет приносить пользу во многих партиях, а не только при запуске. Чтобы подробнее узнать, как интегрированные блоки вписываются в современное биопроцессное производство, прочитайте нашу руководство по интегрированным биотехнологическим установкам в современном производстве , или свяжитесь с нашей командой инженеров-технологов чтобы обсудить ваше применение в области клеточных культур.