Одноразовое оборудование для ферментации

Одноразовое оборудование для ферментацииК настоящему времени разработаны технологические процессы производства большого числа биофармацевтических продуктов. На рынке технологического оборудования имеется широкий выбор оборудования, которое может быть использовано для решения технологических задач. Поэтому при создании биотехнологического производства перед технологами стоит непростая задача обоснованного подбора технологического оборудования, которое позволило бы осуществить трансфер технологических процессов.

Требования к оборудованию, используемому при производстве биофармацевтической продукции, сформулированы в надлежащей производственной практике (GMP). В правилах GMP биофармацевтической продукции посвящен специальный раздел: Приложение № 2 «Производство биологических (в том числе иммунобиологических) фармацевтических субстанций и лекарственных препаратов».

Основное внимание в этом приложении уделено предотвращению различного вида контаминаций, что является принципиально важным для производства биофармацевтических препаратов. Но остаются обязательными процедуры, которые необходимо выполнять и при производстве других видов лекарственных препаратов – это квалификация оборудования и валидация технологических процессов. То есть с точки зрения правил GMP выбранное технологическое оборудование должно проходить процедуру квалификации, а сам процесс должен быть валидирован. Кроме того, оборудование должно быть достаточно удобно для проведения процедуры очистки. Эти требования относятся ко всем видам технологического оборудования. При выборе того или иного типа оборудования необходимо учитывать возможность проведения процедур квалификации оборудования и валидации процессов.

Ключевым звеном любого биотехнологического процесса является ферментация. От того насколько правильно будет подобрано оборудование для данного этапа зависит эффективность всего процесса, а порой и даже возможность его осуществления.

Ферментация

Ферментация – процесс, в результате которого происходит преобразование исходного сырья в продукт с использованием деятельности микроорганизмов или изолированных клеток.

Ферментация осуществляется в аппарате, представляющем собой термостатируемый сосуд с мешалкой, который позволяет проводить процесс глубинного выращивания (культивирования) микроорганизмов, культур клеток в заданных и постоянно контролируемых условиях (температура, давление, уровень растворенного кислорода, кислотность). Контроль и поддержание требуемых параметров культивирования является критически важным моментом, поскольку микроорганизмы – это живые системы, которые могут эффективно функционировать только в определенных условиях окружающей среды. Именно поэтому огромное внимание отводится усовершенствованию методов управления ферментером, внедрению новых принципов автоматизации и контроля за параметрами процесса ферментации. И абсолютно неудивительно, что именно в этой области и произошли самые существенные изменения. Современные технологии позволили полностью автоматизировать процесс контроля и поддержания необходимых параметров процесса ферментации. Система управления ферментером позволяет в автоматическом режиме контролировать все необходимые параметры в процессе культивирования, а также в период мойки и стерилизации оборудования.

Ферментация SartoriusВ зависимости от проводимого процесса по согласованию с заказчиком подбирается определенная геометрия сосуда, оптимальная для выполнения конкретной задачи. Не менее важным является и подбор формы мешалки, неправильный выбор которой непременно скажется на эффективности процесса. Но, пожалуй, критическим моментом любого ферментационного процесса является поддержание его асептичности. Заражение целевой культуры посторонней микрофлорой (контаминация) неизбежно приводит к срыву всего процесса культивирования и, как следствие, к огромным материальным издержкам производства. Основными критическими точками поддержания асептичности процесса является мойка и стерилизация оборудования, которые предшествуют и завершают процесс культивирования. Современные требования cGMP (Current Good Manufacturing Practice) предполагают обязательную валидацию критических процессов, к которым относятся операции CIP/SIP (мойка и стерилизация оборудования). Многими производителями оборудования для ферментации задача была решена путем перехода от использования оборудования многоразового использования (из нержавеющей стали, стекла) к одноразовому.

Суть одноразового оборудования заключается в том, чтобы полностью исключить контакт продукта или полупродукта с оборудованием/частями оборудования многоразового использования. Одноразовый ферментер представляет собой по сути тот же ферментер многоразового использования, внутрь которого вставляется одноразовый стерильный пластиковый мешок (его емкость доходит до нескольких кубометров) с мешалкой, системой подачи газов и датчиками, в котором собственно и происходит ферментация. После ферментации культуральная жидкость с клетками продуцента передается на следующую стадию, а мешок утилизируется. Это позволяет сократить период между циклами культивирования, избежать сложных и дорогих процессов очистки и стерилизации ферментера, а также сни¬мает необходимость проведения весьма непростой процедуры валидации очистки ферментера. В ряде случаев для ферментеров небольших размеров производители предлагают одноразовые жесткие пластиковые ферментационные емкости со всеми принадлежностями.

Преимущества одноразовых систем в сравнении с системами многоразового использования, выполненными из нержавеющей стали:

  • Снижение трудозатрат, а также затрат времени на выполнение операций, предшествующих процессу ферментациии;
  • Значительно упрощается процедура валидации;
  • Снижаются затраты на приобретение оборудования;
  • Значительно снижается потребление энергии и технологических сред (пара, воды очищенной, воды для инъекций, моющих средств);
  • При работе с одноразовыми системами могут использоваться чистые помещения более низких классов чистоты;
  • Практически полностью исключаются риски потери стерильности при ведении асептических процессов.

Последнее преимущество является одной из причин, почему применение одноразовых систем рассматривается в качестве эффективного подхода к управлению рисками при производстве лекарственных средств.