Fréttir - Eftirlit með pH-gildum í líftæknilyfjaframleiðsluferli

pH-rafskautið gegnir mikilvægu hlutverki í gerjunarferlinu og þjónar fyrst og fremst til að fylgjast með og stjórna sýrustigi og basastigi gerjunarsoðsins. Með því að mæla pH-gildið stöðugt gerir rafskautið kleift að stjórna gerjunarumhverfinu nákvæmlega. Dæmigert pH-rafskaut samanstendur af skynjara og viðmiðunarrafskauti, sem starfa samkvæmt meginreglu Nernst-jöfnunnar, sem stýrir umbreytingu efnaorku í rafboð. Rafskautsspennan er í beinu samhengi við virkni vetnisjóna í lausninni. pH-gildið er ákvarðað með því að bera saman mældan spennumismun við hefðbundna stuðpúðalausn, sem gerir kleift að framkvæma nákvæma og áreiðanlega kvörðun. Þessi mælingaraðferð tryggir stöðuga pH-stjórnun allan gerjunarferlið og styður þannig við bestu örveru- eða frumuvirkni og tryggir gæði vörunnar.

Rétt notkun pH-rafskauta krefst nokkurra undirbúningsskrefa, þar á meðal virkjun rafskautsins - sem venjulega er náð með því að dýfa rafskautinu í eimað vatn eða pH 4 stuðpúðalausn - til að tryggja bestu mögulegu svörun og mælingarnákvæmni. Til að uppfylla strangar kröfur líftækni- og lyfjaiðnaðarins verða pH-rafskautir að sýna hraða svörunartíma, mikla nákvæmni og endingu við strangar sótthreinsunaraðstæður eins og háhita gufusótthreinsun (SIP). Þessir eiginleikar gera kleift áreiðanlega frammistöðu í sótthreinsuðu umhverfi. Til dæmis, í framleiðslu á glútamínsýru, er nákvæm pH-eftirlit nauðsynleg til að stjórna lykilbreytum eins og hitastigi, uppleystu súrefni, hræringarhraða og pH sjálfu. Nákvæm stjórnun þessara breyta hefur bein áhrif á bæði afköst og gæði lokaafurðarinnar. Sumar háþróaðar pH-rafskautir, með háhitaþolnum glerhimnum og forþrýstum fjölliðugelviðmiðunarkerfum, sýna framúrskarandi stöðugleika við mikinn hita og þrýsting, sem gerir þær sérstaklega hentugar fyrir SIP notkun í líffræðilegum og matvælagerjunarferlum. Ennfremur gerir sterkur óhreinindavarnareiginleiki þeirra kleift að ná stöðugri frammistöðu í fjölbreyttum gerjunarseyði. Shanghai Boqu Instrument Co., Ltd. býður upp á ýmsa möguleika á rafskautstengi, sem eykur þægindi notenda og sveigjanleika í kerfissamþættingu.

Hvers vegna er nauðsynlegt að fylgjast með pH-gildi við gerjun líftæknilyfja?

Í líftækniframleiðslu er rauntímaeftirlit og stjórnun á sýrustigi nauðsynleg fyrir farsæla framleiðslu og til að hámarka afköst og gæði markafurða eins og sýklalyfja, bóluefna, einstofna mótefna og ensíma. Í meginatriðum skapar sýrustigsstjórnun kjörinn lífeðlisfræðilegan umhverfi fyrir örveru- eða spendýrafrumur - sem virka sem „lifandi verksmiðjur“ - til að rækta og mynda lækningaefni, svipað og hvernig bændur aðlaga sýrustig jarðvegs í samræmi við kröfur uppskerunnar.

1. Viðhalda bestu frumuvirkni
Gerjun byggir á því að lifandi frumur (t.d. CHO-frumur) framleiða flókin lífefnasameindir. Frumuefnaskipti eru mjög viðkvæm fyrir sýrustigi umhverfisins. Ensím, sem hvata allar innanfrumuefnafræðilegar efnahvarfa, hafa þröngt kjörsýrustig; frávik frá þessu bili geta dregið verulega úr ensímvirkni eða valdið denatúreringu, sem skerðir efnaskiptastarfsemi. Að auki er upptaka næringarefna í gegnum frumuhimnuna - svo sem glúkósa, amínósýrur og ólífræn sölt - sýrustigsháð. Undirkjörsýrustig geta hindrað upptöku næringarefna, sem leiðir til undirkjörvaxtar eða efnaskiptaójafnvægis. Þar að auki geta of mikil sýrustig haft áhrif á heilleika himnunnar, sem leiðir til leka í umfrymi eða frumulýsu.

2. Lágmarka myndun aukaafurða og úrgang undirlags
Við gerjun mynda frumuefnaskipti súr eða basísk umbrotsefni. Til dæmis framleiða margar örverur lífrænar sýrur (t.d. mjólkursýru, ediksýru) við glúkósabrot, sem veldur lækkun á sýrustigi. Ef lágt sýrustig er ekki leiðrétt hindrar það frumuvöxt og getur fært efnaskiptaflæði í átt að óafkastamiklum ferlum, sem eykur uppsöfnun aukaafurða. Þessar aukaafurðir neyta verðmætra kolefnis- og orkulinda sem annars myndu styðja við myndun markafurðarinnar og draga þannig úr heildaruppskeru. Árangursrík sýrustigsstjórnun hjálpar til við að viðhalda æskilegum efnaskiptaleiðum og bætir skilvirkni ferla.

3. Tryggja stöðugleika vörunnar og koma í veg fyrir niðurbrot
Margar líftæknilyfjavörur, sérstaklega prótein eins og einstofna mótefni og peptíðhormón, eru viðkvæmar fyrir breytingum á byggingareiginleikum vegna pH-gilda. Utan stöðugs pH-bils síns geta þessar sameindir gengist undir denatureringu, samloðun eða óvirkjun, sem getur hugsanlega myndað skaðleg útfellingarefni. Að auki eru sumar vörur viðkvæmar fyrir efnafræðilegri vatnsrof eða ensímniðurbroti við súrar eða basískar aðstæður. Með því að viðhalda viðeigandi pH-gildi er niðurbrot vörunnar lágmarkað við framleiðslu, sem varðveitir virkni og öryggi.

4. Hámarka skilvirkni ferla og tryggja samræmi í hverri lotu
Frá sjónarhóli iðnaðarins hefur pH-stýring bein áhrif á framleiðni og hagkvæmni. Ítarlegar rannsóknir eru gerðar til að bera kennsl á kjör pH-gildi fyrir mismunandi gerjunarstig - svo sem frumuvöxt á móti afurðatjáningu - sem geta verið mjög mismunandi. Kraftmikil pH-stýring gerir kleift að hámarka stigsbundið magn lífmassa og afurðatítra. Ennfremur krefjast eftirlitsstofnanir eins og FDA og EMA strangrar fylgni við góða framleiðsluhætti (GMP), þar sem samræmi í ferlisbreytum er nauðsynlegt. pH er viðurkennt sem mikilvægur ferlisbreyta (CPP) og stöðug vöktun þess tryggir endurtekningarhæfni milli framleiðslulota, sem tryggir öryggi, virkni og gæði lyfjaafurða.

5. Gefur vísbendingu um heilbrigði gerjunar
Þróun pH-breytinga veitir verðmæta innsýn í lífeðlisfræðilegt ástand ræktunarinnar. Skyndilegar eða óvæntar breytingar á pH-gildi geta bent til mengunar, bilunar í skynjara, næringarefnaskorts eða efnaskiptafrávika. Snemmbúin greining byggð á pH-þróun gerir kleift að grípa tímanlega inn í kerfið, auðvelda bilanaleit og koma í veg fyrir kostnaðarsamar framleiðslubilanir.

Hvernig ætti að velja pH-skynjara fyrir gerjunarferli í líftæknilyfjum?

Val á viðeigandi pH-skynjara fyrir gerjun líftæknilyfja er mikilvæg verkfræðileg ákvörðun sem hefur áhrif á áreiðanleika ferla, gagnaheilindi, gæði vöru og reglufylgni. Valið ætti að vera kerfisbundið, ekki aðeins með tilliti til afkösts skynjarans heldur einnig samhæfni við allt lífvinnsluferlið.

1. Háhita- og þrýstingsþol
Líftæknileg lyfjaferli nota almennt gufusótthreinsun á staðnum (SIP), yfirleitt við 121°C og 1–2 bara þrýsting í 20–60 mínútur. Þess vegna verður hver pH-skynjari að þola endurtekna útsetningu fyrir slíkum aðstæðum án þess að bila. Helst ætti skynjarinn að vera metinn fyrir að minnsta kosti 130°C og 3–4 bör til að veita öryggisbil. Sterk þétting er nauðsynleg til að koma í veg fyrir raka, leka af rafvökva eða vélræna skemmdir við hitahringrás.

2. Tegund skynjara og viðmiðunarkerfi
Þetta er kjarnfræðilegt atriði sem hefur áhrif á langtímastöðugleika, viðhaldsþarfir og mótstöðu gegn mengun.
Rafskautasamsetning: Samsettar rafskautar, sem samþætta bæði mæli- og viðmiðunarþætti í einum búnaði, eru mikið notaðar vegna auðveldrar uppsetningar og meðhöndlunar.
Tilvísunarkerfi:
• Vökvafyllt viðmiðunarlausn (t.d. KCl lausn): Býður upp á hraða svörun og mikla nákvæmni en þarfnast reglulegrar áfyllingar. Við SIP getur orðið tap á rafvökva og porous tengipunktar (t.d. keramikfrittur) eru viðkvæmir fyrir stíflun af völdum próteina eða agna, sem leiðir til reks og óáreiðanlegra mælinga.
• Fjölliðugel eða fast efni: Sífellt vinsælli í nútíma lífefnahvarfefnum. Þessi kerfi útrýma þörfinni fyrir áfyllingu rafvökva, draga úr viðhaldi og eru með breiðari vökvatengingar (t.d. PTFE hringi) sem standast óhreinindi. Þau bjóða upp á betri stöðugleika og lengri endingartíma í flóknum, seigfljótandi gerjunarmiðlum.

3. Mælisvið og nákvæmni
Skynjarinn ætti að ná yfir breitt rekstrarsvið, yfirleitt pH 2–12, til að mæta mismunandi ferlisstigum. Miðað við næmi líffræðilegra kerfa ætti mælingarnákvæmnin að vera á bilinu ±0,01 til ±0,02 pH-einingar, studd af merkjaútgangi með mikilli upplausn.

4. Svarstími
Viðbragðstími er almennt skilgreindur sem t90 — tíminn sem þarf til að ná 90% af lokamælingunni eftir stigvaxandi breytingu á pH-gildi. Þó að gel-rafskautar geti sýnt örlítið hægari viðbrögð en vökvafylltar rafskautar, uppfylla þær almennt kröfur um breytilega gerjunarstýringarlykkjur, sem starfa á klukkustundarfresti frekar en sekúndum.

5. Lífsamhæfni
Öll efni sem komast í snertingu við ræktunarvökvann verða að vera eitruð, ekki útskolandi og óvirk til að forðast skaðleg áhrif á frumufjölbreytni eða gæði vörunnar. Sérhæfðar glerblöndur sem eru hannaðar fyrir lífvinnslu eru ráðlagðar til að tryggja efnaþol og lífsamhæfni.

6. Merkisúttak og tengi
• Hliðræn úttak (mV/pH): Hefðbundin aðferð sem notar hliðræna sendingu til stjórnkerfisins. Hagkvæmt en viðkvæmt fyrir rafsegultruflunum og merkjadeyfingu yfir langar vegalengdir.
• Stafrænn úttak (t.d. MEMS-byggðir eða snjallnemar): Innbyggð örrafeindatækni til að senda stafræn merki (t.d. í gegnum RS485). Veitir framúrskarandi hávaðaþol, styður langdræg samskipti og gerir kleift að geyma kvörðunarsögu, raðnúmer og notkunarskrár. Uppfyllir reglugerðarstaðla eins og FDA 21 CFR Part 11 varðandi rafrænar skrár og undirskriftir, sem gerir það sífellt vinsælla í GMP umhverfi.

7. Uppsetningarviðmót og hlífðarhús
Skynjarinn verður að vera samhæfur við tilgreinda tengið á lífræna hvarfefninu (t.d. þríþvingu, hreinlætistengingu). Ráðlagt er að nota hlífðarhylki eða hlífar til að koma í veg fyrir vélræna skemmdir við meðhöndlun eða notkun og til að auðvelda skipti án þess að skerða sótthreinsun.