वैकल्पिक स्क्रीन चैनल कैसेट के साथ यूएफ/डीएफ स्केल-डाउन मॉडलिंग

यदि प्रक्रिया लक्षण वर्णन के दौरान स्थापित डिज़ाइन स्थान चरण III नैदानिक ​​​​परीक्षण बैचों के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली ऑपरेटिंग पैरामीटर सीमाओं की तुलना में व्यापक या संकीर्ण है, तो क्या किया जाना चाहिए?

Ⅰ. समस्या विश्लेषण

सोच-विचार:प्रश्न अल्ट्राफिल्ट्रेशन/डायफिल्ट्रेशन (यूएफ/डीएफ) प्रक्रिया के लिए स्केल डाउन मॉडल की प्रतिनिधित्वशीलता से संबंधित है। चूँकि आवश्यक छिद्र आकार/MWCO के साथ C-स्क्रीन चैनल अल्ट्राफिल्ट्रेशन कैसेट उपलब्ध नहीं है, इसलिए विकल्प के रूप में A{3}}स्क्रीन चैनल अल्ट्राफिल्ट्रेशन कैसेट का उपयोग करने की योजना बनाई गई है। मुख्य प्रश्न यह है कि क्या A{{5}स्क्रीन कैसेट एक प्रतिनिधि स्केल{{6}डाउन मॉडल के रूप में काम कर सकता है।

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, हमें पहले यह समझने की आवश्यकता है कि क्या विभिन्न स्क्रीन चैनल डिज़ाइन वाले अल्ट्राफिल्ट्रेशन कैसेट के बीच अंतर हैं और इन अंतरों का यूएफ/डीएफ प्रक्रिया पर क्या प्रभाव पड़ सकता है।

1. अल्ट्राफिल्ट्रेशन कैसेट में विभिन्न स्क्रीन चैनल प्रकारों का चयन

 

अल्ट्राफिल्ट्रेशन कैसेट में विभिन्न स्क्रीन चैनल प्रकारों के ज्ञान के संबंध में, एक विस्तृत विवरण (दस्तावेज़ 1: उच्च सांद्रता/चिपचिपाहट अनुप्रयोगों के अल्ट्राफिल्ट्रेशन/डायफिल्ट्रेशन प्रक्रिया विकास) में दिया गया है:

वर्तमान में हम चार अलग-अलग स्क्रीन पेश करते हैं: (ए, सी, डी और वी) पेलिकॉन® कैसेट प्रारूप रेंज में।

 

एक स्क्रीन: एक टाइट स्क्रीन जिसका उपयोग तनु प्रोटीन घोल या कम चिपचिपाहट वाले घोल के लिए किया जाता है। तंग बुनाई अत्यधिक संकेंद्रित प्रोटीन समाधानों के लिए उपयुक्त नहीं है क्योंकि अधिक चिपचिपाहट पर दबाव ड्रॉप अस्वीकार्य रूप से अधिक है। हालाँकि, यह स्क्रीन आमतौर पर बेहतर फ्लक्स प्रदर्शन प्रदान करती है।

 

सी स्क्रीन:एक मोटी स्क्रीन जिसका उपयोग 15 सीपी तक की चिपचिपाहट वाले उत्पाद स्ट्रीम के लिए किया जाता है। सी स्क्रीन अच्छा फ्लक्स प्रदर्शन प्रदान करती है लेकिन चिपचिपाहट बढ़ने पर दबाव ड्रॉप उपयोग की सीमा से ऊपर होता है।

 

वी स्क्रीन: एक निलंबित सी स्क्रीन। वी स्क्रीन सी स्क्रीन की तुलना में कम दबाव ड्रॉप देती है, लेकिन फ्लक्स प्रदर्शन सी स्क्रीन की तुलना में बहुत कम है।

 

डी स्क्रीन: मानक सी स्क्रीन की तुलना में इस नई स्क्रीन में मोटे जाल और बदली हुई बुनाई है। इसे निलंबित स्क्रीन तकनीक का उपयोग करते समय पाए जाने वाले बड़े फ्लक्स प्रदर्शन दंड के बिना कम दबाव ड्रॉप की पेशकश करने के लिए डिज़ाइन किया गया था।

 

विभिन्न स्क्रीन प्रकारों और सार्वजनिक रूप से उपलब्ध जानकारी के उपरोक्त विवरण के आधार पर, विभिन्न स्क्रीन चैनलों की विशेषताओं को निम्नानुसार संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है:

 

2. यूएफ/डीएफ प्रक्रियाओं पर विभिन्न स्क्रीन चैनल प्रकारों का प्रभाव

उपरोक्त विवरण के आधार पर, यह उचित रूप से अनुमान लगाया जा सकता है कि विभिन्न प्रकार के स्क्रीन चैनल सीधे यूएफ/डीएफ प्रक्रिया प्रदर्शन को प्रभावित करते हैं:

 

द्रव गतिशीलता और कतरनी बल:
 

क्योंकि स्क्रीन (मेष) संरचना झिल्ली की सतह पर द्रव के प्रवाह पैटर्न को निर्धारित करती है, साथ ही अशांति की डिग्री और परिणामी कतरनी बलों को भी निर्धारित करती है।

 

बड़े पैमाने पर स्थानांतरण दक्षता:
 

स्क्रीन का प्रकार एकाग्रता ध्रुवीकरण और झिल्ली दूषण के नियंत्रण को प्रभावित करता है।

 

प्रदर्शन प्रक्रिया:
 

जैसे कि अंतिम प्रवाह, अवधारण दर और उत्पाद की गुणवत्ता (उदाहरण के लिए, कतरनी प्रेरित एकत्रीकरण)।

 

(संदर्भ 2: "अल्ट्राफिल्ट्रेशन डायफिल्ट्रेशन (यूएफ/डीएफ), 2016" के दौरान बायोलॉजिक्स पर चैनल प्रेरित कतरनी का प्रभावमोनोक्लोनल एंटीबॉडी और फ़्यूज़न प्रोटीन जैसे बायोफार्मास्युटिकल उत्पादों की गुणवत्ता पर विभिन्न स्क्रीन चैनल डिज़ाइनों से प्रेरित कतरनी बलों के प्रभाव को प्रदर्शित करता है।

इस अध्ययन में, निश्चित फ़ीड फ्लक्स (300 एलएमएच) और ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव (1.4 बार) की मानकीकृत उत्पादन स्थितियों के तहत, तीन निर्माताओं {{2}मिलिपोरसिग्मा, पल और नोवासेप {{3} के झिल्ली मॉड्यूल का मूल्यांकन किया गया, जिसमें मध्यम स्क्रीन, प्रकाश {4}सस्पेंशन स्क्रीन और ओपन {5}चैनल कॉन्फ़िगरेशन शामिल हैं। परीक्षण नमूनों के रूप में चार प्रतिनिधि बायोलॉजिक्स का उपयोग किया गया, जिनमें कतरनी {7}संवेदनशील आईजीजी4, कतरनी{9}सहिष्णु आईजीजी1, और संलयन प्रोटीन शामिल हैं। विभिन्न चैनल डिज़ाइनों के हाइड्रोलिक प्रदर्शन और उत्पाद की गुणवत्ता पर उनके प्रभाव का व्यवस्थित रूप से आकलन करने के लिए एसईसी, एमएफआई, डीएलएस और वीमैक्स फ़िल्टरेबिलिटी परीक्षण जैसे विश्लेषणात्मक तरीकों को लागू किया गया था।

प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि चैनल (स्क्रीन) संरचना सीधे कतरनी तीव्रता और द्रव्यमान स्थानांतरण दक्षता निर्धारित करती है। मध्यम स्क्रीन चैनल ने उच्चतम द्रव्यमान स्थानांतरण गुणांक प्रदर्शित किया; हालाँकि, दीवार कतरनी तनाव और कुल कतरनी तनाव दोनों काफी बढ़ गए थे। इसके विपरीत, खुले {{2}चैनल (स्क्रीन रहित) कॉन्फ़िगरेशन ने सबसे कम कतरनी तनाव उत्पन्न किया, लेकिन बेहद खराब द्रव्यमान हस्तांतरण प्रदर्शन से ग्रस्त था, जिसके लिए अत्यधिक पुनरावर्तन चक्र की आवश्यकता थी और परिणामस्वरूप कम प्रक्रिया दक्षता हुई। प्रकाश निलंबन स्क्रीन चैनल (पेलिकॉन डी) ने सर्वोत्तम समग्र प्रदर्शन का प्रदर्शन किया। इसका द्रव्यमान स्थानांतरण गुणांक मध्यम स्क्रीन की तुलना में केवल 22% कम था, फिर भी खुले चैनल डिज़ाइन की तुलना में 260% अधिक था। इस बीच, इसका कुल कतरनी तनाव सभी विन्यासों में सबसे कम था, केवल 1120 Pa पर। उत्पाद की गुणवत्ता के संदर्भ में, मध्यम स्क्रीन का उपयोग करके संसाधित कतरनी संवेदनशील प्रोटीन ने घुलनशील समुच्चय में 78% -186% की वृद्धि देखी, साथ ही उप दृश्य कणों में महत्वपूर्ण वृद्धि देखी गई। 0.2 μm स्टरलाइज़िंग निस्पंदन के लिए Vmax मान बहुत कम था, जो गंभीर झिल्ली संदूषण और खराब फ़िल्टर क्षमता का संकेत देता है। इसके विपरीत, प्रकाश निलंबन स्क्रीन चैनल के साथ संसाधित नमूनों में एकत्रीकरण में केवल 0%-25% की वृद्धि देखी गई, कण स्तर में काफी कमी आई, और निस्पंदन प्रदर्शन में 3-18× सुधार हुआ। उच्च -एकाग्रता एकाग्रता अध्ययनों ने आगे पुष्टि की है कि प्रकाश निलंबन स्क्रीन चैनल स्थिर ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव बनाए रखता है और आसानी से 200 ग्राम/लीटर से ऊपर सांद्रता प्राप्त कर सकता है। इसकी तुलना में, मध्यम स्क्रीन चैनल ने उच्च सांद्रता पर दबाव में तेज वृद्धि प्रदर्शित की, जिससे लक्ष्य सांद्रता तक पहुंचना मुश्किल हो गया और परिणामस्वरूप उत्पाद की गुणवत्ता में गिरावट आई।

 

(संदर्भ 3: "जीन थेरेपी में प्रयुक्त पुनः संयोजक एडेनो - संबद्ध वायरल वैक्टर का अल्ट्राफिल्ट्रेशन व्यवहार", 2021)एएवी वैक्टर की यूएफ/डीएफ प्रक्रिया पर सी {{0} स्क्रीन और डी - स्क्रीन चैनल डिजाइन के प्रभाव की तुलना की गई।

परिणामों से पता चला कि जब डी-स्क्रीन का उपयोग किया गया था, तो क्रिटिकल ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव (टीएमपी) कम था, और औसत प्रवाह 14% कम हो गया था।

चित्र . 2सी "डी" स्क्रीन के साथ 30 केडीए झिल्ली का उपयोग करके फ्लक्स बनाम टीएमपी डेटा प्रस्तुत करता है। डी स्क्रीन या वी स्क्रीन इस कार्य में कम चिपचिपापन फ़ीड स्ट्रीम के अल्ट्राफिल्ट्रेशन के लिए उपयुक्त नहीं होगी। हमारे समूह द्वारा किए गए पिछले कार्यों में उच्च सांद्रता वाले मोनोक्लोनल एंटीबॉडी और एफसी -फ्यूजन प्रोटीन [13,33] के लिए इन स्क्रीन किए गए चैनलों का उपयोग किया गया है। "डी" स्क्रीन डिवाइस के साथ एएवी2 के लिए, महत्वपूर्ण टीएमपी चित्र {{9}ए में दिखाए गए "सी" स्क्रीन डिवाइस की तुलना में कम टीएमपी पर पहुंच गया था। सैद्धांतिक अपेक्षाओं के अनुरूप, "डी" स्क्रीन डिवाइस के साथ फ्लक्स "सी" स्क्रीन डिवाइस की तुलना में क्यू=350 एल/एच/एम2 और क्यू=500 एल/एच/एम2 (पी < 0.05) की फ़ीड प्रवाह दर पर औसतन 14% कम था, लेकिन क्यू=120 की फ़ीड प्रवाह दर पर "सी" स्क्रीन (आरसी2ए) और "डी" स्क्रीन डिवाइस (आरसी2बी) के बीच कोई अंतर नहीं था। एल/एच/एम2 (पी > 0.05) (चित्र. 2सी)।

Ⅱकार्यान्वयन अनुशंसाएँ:

इसलिए यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि स्क्रीन प्रकार प्रक्रिया प्रदर्शन और उत्पाद की गुणवत्ता दोनों को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है, और स्केल डाउन मॉडल में इस पर ठीक से विचार किया जाना चाहिए। तदनुसार, पूछताछ के जवाब में, यदि एक समान C-स्क्रीन मेम्ब्रेन कैसेट उपलब्ध नहीं है, तो केवल "समान छिद्र आकार लेकिन अलग-अलग स्क्रीन प्रकार" के आधार पर सीधे प्रतिस्थापन करना उचित नहीं है, जैसे कि इसे A{3}}स्क्रीन मेम्ब्रेन कैसेट से बदलना।

प्रत्यक्ष प्रतिस्थापन (यानी, समान ऑपरेटिंग पैरामीटर का उपयोग करना) आम तौर पर प्रतिनिधि नहीं है, खासकर निम्नलिखित मामलों में:

· जब उत्पाद अपरूपण-संवेदनशील हो (उदाहरण के लिए, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी, संलयन प्रोटीन, वायरल वैक्टर)।

· जब फ्लक्स, निस्पंदन समय और दूषण व्यवहार सहित बड़े पैमाने पर प्रक्रिया प्रदर्शन की सटीक भविष्यवाणी की आवश्यकता होती है।

· जब महत्वपूर्ण प्रक्रिया मापदंडों (सीपीपी) जैसे ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव (टीएमपी) और क्रॉसफ्लो वेग के डिजाइन स्थान को परिभाषित करने के लिए प्रक्रिया लक्षण वर्णन अध्ययन आयोजित किए जाते हैं।

तो क्या कोई अन्य उपयुक्त वैकल्पिक विकल्प या कार्यान्वयन उपाय हैं? चर्चा के बाद, जिंगचेन टीम निम्नलिखित दृष्टिकोण की सिफारिश करती है:

 

1．कार्यात्मक रूप से समतुल्य वैकल्पिक झिल्ली कैसेट की पहचान करें

इसमें अन्य आपूर्तिकर्ताओं से छोटे पैमाने के झिल्ली कैसेट की पहचान करना शामिल है जो समान हाइड्रोडायनामिक विशेषताओं, विशेष रूप से कतरनी व्यवहार को प्रदर्शित करते हैं।

यह अनुशंसा की जाती है कि अल्ट्राफिल्ट्रेशन मेम्ब्रेन कैसेट आपूर्तिकर्ताओं से परामर्श करें और प्रयोगशाला स्तर के उत्पादों का अनुरोध करें जो समान सिद्धांतों के आधार पर डिज़ाइन किए गए हों और उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले सी स्क्रीन चैनल कैसेट के बराबर प्रवाह गतिशीलता प्रदर्शित करते हों।

उम्मीदवार कैसेट के मुख्य मापदंडों की तुलना लक्ष्य सी - स्क्रीन कैसेट से की जानी चाहिए, जिसमें चैनल ऊंचाई (या हाइड्रोलिक व्यास), स्क्रीन संरचना (उदाहरण के लिए, स्क्रीन प्रकार), झिल्ली सामग्री और छिद्र आकार शामिल हैं, क्योंकि ये कारक अल्ट्राफिल्ट्रेशन कैसेट में उत्पन्न कतरनी बलों को निर्धारित करते हैं।

 

2.एक ए-स्क्रीन कैसेट का उपयोग करें और ऑपरेटिंग मापदंडों को समायोजित करके हाइड्रोडायनामिक अंतर की भरपाई करें

सिद्धांत रूप में, A-स्क्रीन कॉन्फ़िगरेशन में आमतौर पर C-स्क्रीन की तुलना में एक सख्त प्रवाह चैनल होता है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च कतरनी तनाव हो सकता है। इसलिए, समान फ़ीड प्रवाह दर के तहत दो प्रणालियों के बीच कतरनी अंतर का अनुमान गणना या कम्प्यूटेशनल तरल गतिशीलता (सीएफडी) सिमुलेशन के माध्यम से लगाया जाना चाहिए।

छोटे {{0}स्केल ए-स्क्रीन सिस्टम की फ़ीड प्रवाह दर (क्यू) को तब समायोजित किया जाना चाहिए ताकि झिल्ली सतह पर उत्पन्न कतरनी तनाव लक्ष्य ऑपरेटिंग प्रवाह स्थितियों के तहत बड़े पैमाने पर सी{{3}स्क्रीन सिस्टम द्वारा उत्पादित कतरनी तनाव से मेल खाए।

समायोजित कतरनी स्थितियों के तहत, फ्लक्स और अवधारण दर जैसे प्रमुख प्रदर्शन संकेतकों को मापने के लिए छोटे पैमाने पर प्रयोग करें। फिर इन परिणामों की तुलना इसकी पूर्वानुमानित क्षमता को सत्यापित करने के लिए ऐतिहासिक डेटा या बड़े पैमाने के C-स्क्रीन सिस्टम के समानांतर प्रयोगात्मक डेटा से की जानी चाहिए।

 

3. विशिष्ट पहलुओं पर ध्यान केंद्रित करें और एक कम प्रतिनिधित्व स्केल {{1} डाउन मॉडल स्थापित करें

यदि प्रक्रिया लक्षण वर्णन का ध्यान कतरनी संवेदनशील उत्पादों पर नहीं है, या यदि प्राथमिक उद्देश्य हाइड्रोडायनामिक्स के बजाय झिल्ली प्रतिधारण विशेषताओं का मूल्यांकन करना है, तो स्क्रीन अंतर का प्रभाव अपेक्षाकृत मामूली हो सकता है।

इसलिए, यह प्रदर्शित करना आवश्यक है कि, आपके अध्ययन के दायरे में, स्क्रीन प्रकार परिवर्तनशीलता का एक महत्वपूर्ण स्रोत नहीं है। उदाहरण के लिए, यदि मुख्य उद्देश्य लक्ष्य प्रोटीन की अवधारण पर झिल्ली आणविक भार कटौती (एमडब्ल्यूसीओ) के प्रभाव की जांच करना है, और प्रक्रिया कम कतरनी स्थितियों के तहत संचालित होती है, तो प्रारंभिक जांच के लिए ए- स्क्रीन का उपयोग स्वीकार्य हो सकता है।

हालाँकि, यह माना जाना चाहिए कि फ्लक्स, फाउलिंग, एकाग्रता समय या उत्पाद एकत्रीकरण से संबंधित कोई भी बाद का अध्ययन स्क्रीन प्रकार में अंतर के कारण पक्षपाती हो सकता है।