BR112016020759B1

BR112016020759B1 - processo para a inativação contínua de vírus de uma corrente de produto usando um aparelho

Info

Publication number: BR112016020759B1
Application number: BR112016020759-9A
Authority: BR
Inventors: Martin LOBEDANN; Stephan KLUTZ; Safa Kutup Kurt
Original assignee: Bayer Aktiengesellschaft
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2021-03-02
Also published as: RU2016139642A3; EP3116552A1; BR112016020759A2; CN106163576A; KR102650937B1; US20160375159A1; WO2015135844A1; RU2685228C2; EP2918294A1; AU2015230168A1; KR20220008396A; AU2015230168B2; KR102350094B1; CA2941901A1; MX2016011598A; IL247358A0; SA516371786B1; NZ723484A; JP6517225B2; AR100572A1

Abstract

DISPOSITIVO E MÉTODO PARA INATIVAÇÃO CONTÍNUA DE VÍRUS A invenção fornece um aparelho e um processo para a inativação contínua de vírus. O aparelho para a inativação contínua de vírus em uma corrente de produto compreende um tubo ou mangueira 1 possuindo uma entrada 4 e uma saída 5, em cada caso conectado a uma linha de fluxo do produto 8 para transportar a corrente de produto, em que o tubo ou o tubo flexível é curvo e/ou enrolado de modo helicoidal com um número n de enrolamentos em torno de um eixo de espiral h e apresenta uma ou mais mudanças de direção e/ou dobras 2 no eixo da espiral h com um ângulo (alfa) de 45º a 180º para modificar a direção de ação das normais da força centrífuga e o aparelho é caracterizado por um número de Dean > 0 e um parâmetro de torção > 0.

Description

[0001] A presente invenção se refere a um aparelho e a um processo para a inativação continua de virus. Em particular, a invenção se refere a um aparelho e a um processo para inativação continua de virus em um circuito de residência a um pH baixo.

[0002] Os processos de produção biofarmacêutica requerem várias etapas ortogonais para redução do virus. Um método frequentemente usado para inativar o virus (com envelope) é o contato com um meio ácido.

[0003] A inativação do virus a um pH baixo no modo de batelada é conhecida e muito usada na produção biofarmacêutica de substâncias ativas, por exemplo, anticorpos (Sofer 2003, Virus Inactivation in the 1990s - and into the 21st Century. Part 4. BioPharm International). Aqui, o material a ser inativado, viz. um liquido que contém potencialmente os virus ativos, é introduzido em uma embarcação apropriada, trazido a um pH 4 por meio de uma solução ácida, homogeneizada se necessário e permitido permanecer pelo tempo requerido. A inativação dos virus é efetuada através do contato do virus com a solução ácida de um determinado tempo dependente de produto e processo. Todo o conteúdo da bolsa experimenta assim a inativação com um tempo de residência praticamente idêntica e a redução de virus alcançada em cada elemento de fluido do recipiente é, portanto, também virtualmente idêntico.

[0004] Se um processo para a produção de produtos biofarmacêuticos e biológicos, em particular, anticorpos farmacêuticos, deveria ser operado no modo continuo, o tempo de retenção necessário para a inativação de virus teria que ser alcançado. Para os fins do presente pedido de patente, a inativação do virus continuo significa que a introdução da corrente de alimentação ao módulo de inativação do virus e a descarga da corrente de produto a partir do módulo de inativação do virus ocorre sem pausas. A operação continua de uma planta de produção compreendendo pelo menos um meio de biorreator, para os fins do presente pedido de patente, que a introdução da corrente de alimentação ao biorreator e a descarga da corrente de produto a partir da planta de produção ocorre sem pausas, com algumas etapas do processo ser capaz de operar semicontinuamente.

[0005] O tempo de retenção necessário (= tempo de permanência) para a inativação do virus pode ser alcançado em um loop de permanência. Aqui, o fluxo laminar no circuito de permanência pode ser problemático. No fluxo laminar através de um tubo, um perfil de velocidade parabólico é estabelecido, o que resulta em uma ampla distribuição do tempo de permanência (Fig. 1) . Uma vez que a velocidade máxima no centro do fluxo através do tubo é duas vezes a velocidade média, mas a velocidade nas paredes do tubo é zero (condição de adesão) , uma distribuição muito ampla do tempo de permanência ocorre nestes casos. Os tempos de permanência obtidos desta forma variam da metade do tempo de permanência médio (devido aos elementos de fluido com fluxo rápido no meio do tubo) a um tempo de permanência infinitamente longo (devido aos elementos de fluido que aderem na vizinhança da parede). Uma vez que, em primeiro lugar, um tempo de permanência minimo é necessário para a inativação eficaz dos virus, mas, em segundo lugar, tempos de permanência longos a um pH baixo pode danificar o produto (por exemplo, uma proteina), a realização de uma distribuição de tempo de permanência reduzido em operação continua é indispensável. Neste caso, uma mudança a partir da situação de fluxo laminar para fluxo de plugue turbulento possuindo um tempo de permanência uniforme não é uma alternativa aceitável. Fluxos turbulentos requerem velocidades de fluxo elevadas. Se os tempos de permanência longos habituais para a inativação do virus a um pH baixo (por exemplo 60-120 minutos) estão, consequentemente a serem alcançados, grandes plantas indesejáveis são geradas.

[0006] Uma forma de realização da inativação continua de virus é a irradiação com luz UV-C: WQ2002038191, EP1339643B1, EP1464342B1, EP1914202A1 e EP1916224A1 descrevem o uso de um circuito de permanência helicoidal em que o material a ser inativado é irradiado com luz UV-C e os virus presentes são, consequentemente, inativados. Quando um fluido flui através de um tubo helicoidal espiralado, a força centrifuga atua sobre o fluido. As forças centrifugas induzem fluxos secundários (conhecidos como vórtices de Dean) , o que leva a uma melhor mistura radial e assim, uma irradiação mais homogênea do material a ser inativado. A estrutura em hélice usada nas fontes mencionadas é uma espiral helicoidal reta sem alterações na direção do eixo da hélice. Para uso na inativação continua de virus a um pH baixo, o uso de uma estrutura em hélice reta como é usada na irradiação com UV-C não é praticável uma vez que a distribuição do tempo de permanência pode perfeitamente ser mais reduzida que no caso de um tubo reto através do qual o fluxo laminar ocorre, mas ainda é muito amplo. Devido ainda comparativamente à ampla distribuição do tempo de permanência, esta geometria ainda exigiria uma grande planta para o pH de inativação do vírus.

[0007] Uma vez que, em primeiro lugar um tempo de permanência mínimo necessário tem que ser alcançado para cada elemento fluido e em segundo lugar o produto, em particular um produto de proteína, pode ser danificado a um pH baixo, é necessário para atingir distribuições de tempos de permanência muito reduzidos para uma inativação do vírus baseado no pH.

[0008] Nigam et al. [documento US7337835B2, AIChE Journal (1984), Vol. 30, N° 3, p. 363-368, Chem. Eng. Comm. (1983) 23, 06/04, p. 277-289] ensina que, no caso de fluxo através de espirais helicoidais, flexão dos eixos das espirais helicoidais provoca uma mudança na direção de ação das normais da força centrífuga no fluido. As distribuições de tempos de permanência mais reduzidos podem, de acordo com Nigam et al., ser obtidas a um valor para o número de Dean de Dn> 3, enquanto que em Dn< 3 é observado uma ampliação da distribuição do tempo de permanência. Esta técnica foi referida pelos autores como "inverter o fluxo espiralado" (CFI) . O princípio do CFI é mostrado na Fig. 2. A força centrifuga provocada pela geometria do tubo helicoidal gera fluxos secundários como resultado em que as distribuições de tempo de permanência reduzidas podem ser realizadas em permutadores de calor, mesmo no caso de um fluxo laminar. Nigam et al. ensinam que a implementação de dobras em 90° produz distribuição de tempos de permanência consideravelmente mais reduzida do que na hélice em linha reta ou o tubo em linha reta através do qual o fluxo laminar ocorre. Nigam et al. ensinam também que a distribuição do tempo de permanência é mais reduzida quanto mais dobras forem usadas. Com um número crescente de dobras, é obtida uma aproximação para a distribuição de tempos de permanência de um tubo de fluxo através do qual o fluxo turbulento ocorre e tem um perfil de fluxo em pistão.

[0009] A aplicabilidade desta geometria do tubo para processos que, ao mesmo tempo requerem um longo tempo de permanência e uma distribuição de tempo de permanência reduzida, por exemplo, a inativação do virus a um pH baixo, não é examinada ou mencionada. Um longo tempo de permanência é irrelevante para a provisão de um permutador de calor.

[00010] Foi, por conseguinte, um objetivo da presente invenção fornecer uma nova solução simples e pouco dispendiosa o que torna possivel alcançar o tempo de permanência necessário em um ciclo de permanência através do qual o fluxo continuo ocorre para a inativação continua de vírus a um pH baixo, com uma distribuição de tempo de permanência reduzida.

[00011] A invenção atinge este objetivo através da disponibilização de um aparelho para a inativação contínua de vírus em uma corrente de produto, a qual compreende um tubo ou mangueira 1 possuindo uma entrada 4 e uma saída 5, em cada caso conectados a uma linha de fluxo do produto 8 para transportar a corrente de produto, - em que o tubo, ou a mangueira, 1 é curvo e/ou enrolado de forma helicoidal com um número n de enrolamentos em torno de um eixo de espiral h e possui uma ou mais mudanças de direção e/ou curvas 2 no eixo da espiral possuindo um ângulo ade 45° a 180° para alterar a direção da ação das normais da força centrifuga e - o aparelho é caracterizado por um número Dean > 0 e um parâmetro de torção > 0.

[00012] O aparelho pode, além de um número de Dean > 0, ter também um número de Dean 1, preferencialmente 2, preferencialmente 3, mais preferencialmente 4.

[00013] O aparelho pode, além de um parâmetro de torção > 0, também ter um parâmetro de torção 100, 200, 300, 400, especialmente preferencialmente 500.

[00014] Em uma modalidade particularmente preferida, o aparelho tem um número de Dean 3 e um parâmetro de torção 500.

[00015] O tubo, ou a mangueira, 1 é preferencialmente espiralado de modo helicoidal em torno do eixo da espiral h. A seção transversal do eixo da espiral é geralmente redonda.

[00016] Um exemplo de uma configuração curva é conhecido do documento EP094443181B1, em particular na Fig. 5 a 11, que são aqui incorporadas por referência, juntamente com a sua descrição.

[00017] O aparelho da invenção pode compreender um suporte de retenção 6 que suporta um ou mais quadros 3. Como uma alternativa, o suporte de retenção constitui o eixo da espiral. Os quadros e/ou o suporte fixado pode ser vazio ou preenchido. Se a mangueira ou o tubo 1 tiver uma grande resistência e rigidez, uma estrutura auto suportada também é possivel.

[00018] No que se refere às dimensões da planta, o ensinamento de Nigam et ai., é aqui incorporada por referência: documento US7337835B2, AIChE Journal (1984), Vol. 30, N° 3, p. 363-368, Chem. Eng. Comm. (1983) 23, 06/04, p. 277-289. Em particular, Nigam et al. ensinam que o aumento da mistura na direção radial, o que resulta em uma redução da distribuição do tempo de permanência, ocorre mesmo com um ângulo α de 45° a 18 0°, mas preferencialmente em uma gama de 40° a 120° e, em especial, 90°. A Fig. 2 mostra o principio do CFI de acordo com Nigam et al. e seus parâmetros de design para o caso particular de α = 90°. É possivel ver como o perfil de fluxo muda como uma função da direção da espiral helicoidal.

[00019] Como parâmetros de concepção, pode ser feita menção de: • diâmetro interno da mangueira dÉ • distância da inclinação p • diâmetro do tubo em espiral dct • diâmetro da espiral dc • número de enrolamentos por braço n (um braço é a região da espiral helicoidal reta entre duas dobras sucessivas) • ângulo α das dobras • número de dobras (no quadro mostrou 4 dobras por quadro)

[00020] Os parâmetros adimensionais descrevendo o Sistema são o número Reynolds fie, o número de Dean Dne o parâmetro de torsão T.

[00021] O número de Reynolds Reé calculado de acordo com:

[00022] Usando a densidade do fluido p, a velocidade de fluxo média ve a viscosidade dinâmica >?.

[00023] O número de Dean Dné calculado de acordo com:

[00024] O parâmetro de torção Té calculado de acordo com:

[00025] Nigam et al. ensinam que os melhores resultados podem ser obtidos quando a distância de inclinação é minimizada, o ângulo α = 90°, o número de Dean é pelo menos 3 e o parâmetro de torção é 500. Para que fluxos secundários estáveis sejam capazes de serem formados na hélice, cada braço também deve ter pelo menos dois enrolamentos completos. [AIChE Journal (1984), Vol. 30, N° 3, p. 363-368] e [Chem. Eng. Comm. (1983) 23, 4-6, p. 277-289].

[00026] O dimensionamento do aparelho da invenção é geralmente realizada como a seguir: - Em uma primeira etapa, o fluxo de volume desejado é estabelecido. - Nesta base, possiveis dimensões são calculadas usando as fórmulas acima mencionadas sujeitas à condição de que o número Dean D é preferencialmente 3 e o parâmetro de torção é preferencialmente > 500. - As curvas produzidas são apresentadas a titulo de exemplo para um volume de fluxo de 3 ml/min na Fig. 4. As dimensões adequadas para que o aparelho possa ser encontrado de acordo com Nigam et al. para a esquerda da curva vantajosa para o parâmetro de torção = 500 e para a esquerda da curva vantajosa para um número de Dean = 3. Os diâmetros do tubo interno mais apropriados e o diâmetro do tubo da espiral são selecionados de forma a serem otimizado em termos de, em particular, requisito de espaço. Aqui, o diâmetro interno da mangueira é selecionado de modo que o tempo de permanência minimo necessário seja obtido. O diâmetro do tubo da espiral deve então, ser feito o menor possivel. A razão para isto é que, de acordo com Nigam et al., a distribuição do tempo de permanência se torna mais reduzido, mais dobras são instaladas na seção de permanência. Para um comprimento da mangueira definido da seção de permanência e um número fixo de enrolamentos por hélice, é possivel instalar mais dobras, quanto menor for o diâmetro do tubo da espiral. Como aproximação, o número de dobras ^dobrada seção de permanência possuindo o comprimento Lpode ser calculado, em que ^braço,quadro é o número de braços por quadro, θ ° número de enrolamentos por braço, TTé o número pi e dcé o diâmetro da espiral, em que dc— dct 4- d°: aqui, doé o diâmetro externo da mangueira.

[00027] De acordo com a invenção, os parâmetros acima referidos foram a titulo de exemplo, selecionados para a planta de teste para a inativação continua de virus a um fluxo de volume de cerca de 3 ml/min. O comprimento da mangueira necessário é obtido com a ajuda do tempo de permanência minimo necessário para o caso particular, e o diâmetro interno da mangueira selecionado. No passo seguinte, o diâmetro do tubo da espiral é selecionado de modo que a condição de que ambos o número de Dean > 0 e o parâmetro de torção > 0, preferencialmente, tanto o número de Dean > 2, preferencialmente >3, e o parâmetro de torção > 300, preferencialmente > 500, seja atendido. A este respeito, ver Fig. 4.

[00028] O diâmetro interno d± do tubo ou mangueira 1 é normalmente de 1 a 30 mm, preferencialmente na faixa de 3 a 6 mm. Por exemplo, um tubo comercial /mangueira comercial possuindo um diâmetro interno de 3 mm foi usado na planta teste. O diâmetro do tubo de espiral minimo possivel para este caso foi posteriormente selecionado. Quanto menor for o diâmetro do tubo da espiral selecionado, mais dobras podem ser realizadas por um dado comprimento da mangueira. Uma vez que um aumento do número de dobras reduz a distribuição de tempos de permanência, este número deve ser sempre feito o maior possivel. O comprimento total Leo diâmetro interno dos tubos/tubos flexíveis 1 estão adaptadas às dimensões da taxa de planta/ fluxo total da planta, de modo que os tempos de permanência necessários no caso especifico, são respeitados.

[00029] No caso de uma planta possuindo o tamanho acima mencionado, o tubo, ou a mangueira, 1 possui normalmente um comprimento L de 1 a 200 m, preferencialmente de 50 a 100 m.

[00030] O número de enrolamentos n entre duas mudanças na direção e/ou dobras 2 é normalmente pelo menos 2-20, preferencialmente de 5 a 15, particularmente preferencialmente 10, em que o número de enrolamentos é selecionado de forma que a unidade ocupa um volume muito pequeno.

[00031] Se o suporte de fixação forma o eixo da espiral ou a mangueira ou o tubo 1 é de auto-suporte, o eixo da espiral tem geralmente de 2 a n mudanças de direção e/ou dobras 2, em que n pode ser qualquer número desejado. O número n é selecionado de modo que o comprimento L total dos tubos/ tubos flexiveis 1 é enrolado em torno da unidade e ocupa um volume muito pequeno.

[00032] Se os quadros são usados como eixo da espiral, cada quadro 3 tem geralmente a partir de 2 a 6 alterações na direção e/ou dobras 2. É dada preferência aos quadros quadrados (dobras de 90°), como mostrado na Fig. 2, sem ser restringidos a este. Um ou mais quadros são geralmente presos um sobre o outro na posição 6 até que o comprimento total L do tubo/ mangueira 1 seja enrolado em torno da unidade e ocupa um volume muito pequeno.

[00033] A distribuição do tempo de permanência reduzido conseguido desta forma faz com que seja possivel conseguir a remoção necessária do virus a um determinado produto e tempo de permanência minimo dependente do processo sem atingir o máximo, da mesma forma do produto e tempo de permanência dependente do processo que dá origem a danos no produto (normalmente de 30 minutos para produtos sensíveis ao pH até 120 minutos para produtos menos sensíveis). O tempo de permanência necessário e também o tempo de permanência máximo são dependentes do produto e são normalmente determinados experimentalmente. O tempo de permanência máximo é otimizado de modo que o produto sofre danos minimos, a fim de manter a necessidade de etapas de purificação a jusante tão baixas quanto possivel. A distribuição do tempo de permanência aproxima o tempo de permanência médio do reator de tubos de fluxo ideal. Desta forma, é possivel assegurar de forma eficaz e continuamente operado a inativação do virus a um pH baixo, os resultados ou remoção do virus e a qualidade do produto em comparação à inativação do virus em um processo em batelada.

[00034] Particularmente quando se utiliza quadros em um suporte, fabricação simples, escalável e barata do aparelho (também para uso individual) é possivel. A mangueira/o tubo só é enrolado na forma requerida em torno dos quadros, tanto antes quanto depois da mangueira/tubo ter sido esterilizado. Após a utilização da unidade no processo, a mangueira/o tubo pode ser retirado do quadro e descartado ou limpo (se a utilização múltipla for desejada) . Os ângulos das dobras devem ter valores definidos. A posição da mangueira/tubo deve igualmente ser definida, por exemplo, para espirais simples e reprodutíveis por entalhes guia laminados para os quadros. Para o funcionamento de uma planta, é desta forma assegurado que a planta tenha a mesma eficácia em cada ciclo de produção.

[00035] Além disso, o aparelho pode ser esterilizável, preferencialmente autoclavável ou irradiado com raio gama. Para atingir esta propriedade, é dada preferência ao uso de uma mangueira que corresponde aos requisitos de qualidade relevantes, por exemplo, qualidade médica (USP classe VI). O aparelho da invenção pode preferencialmente ser autoclavado ou esterilizado com raio gama, o que torna possivel uma operação estéril.

[00036] Além disso, a invenção fornece um processo para a inativação do virus continua de uma corrente de produto, o qual compreende as seguintes etapas: a) fornecimento da corrente de produto a ser inativada, b) a introdução da corrente de produto para a entrada 4 de um tubo ou mangueira 1 que tem uma entrada 4 e uma saida 5, em que o tubo, ou a mangueira, 1 é curvo e/ou enrolado de forma helicoidal com um número n de enrolamentos em torno de um eixo de espiral h e tem uma ou mais mudanças de direção e/ou dobras 2 no eixo de espiral possuindo um ângulo α de 45° a 180° para alterar a direção da ação das normais da força centrifuga, em que o aparelho é caracterizado por um número de Dean > 0 e um parâmetro de torção > 0, c) o fluxo da corrente de produto através do tubo ou o tubo 1 sob condições de inativação do virus e d) saida a partir do tubo ou o tubo 1 através da saida 5. Uma corrente de produto de liquido que pode conter tanto produto e potencialmente virus a ser inativado é produzido na etapa a).

[00037] O aparelho na etapa b) do processo da invenção pode, além de um número de Dean > 0, também têm um número de Dean 1, preferencialmente 2, preferencialmente 3, mais preferencialmente 4.

[00038] O aparelho na etapa b) do processo da invenção pode, além de um parâmetro de torção 0, também ter um parâmetro de torção 100, 200, 300, 400, especialmente preferencialmente 500.

[00039] Em uma modalidade particularmente preferida, o aparelho na etapa b) do processo da invenção tem um número de Dean 3 e um parâmetro de torção 500.

[00040] Como possiveis condições de inativação do virus para a etapa c) , pode ser feita menção de um pH 4, tratamento com UV ou tratamento térmico.

[00041] Na etapa a) , o pH da corrente de produto é preferencialmente configurado para um valor 4 se o pH do material a ser inativado não tiver já o valor requerido. Neste caso, o pH é preferencialmente ajustado para > 5 por meio de uma base depois da etapa d) , a fim de parar a inativação do virus.

[00042] Ajuste do pH da solução a ser inativado para 4 pode, por exemplo, ser efetuado por adição de solução de HC1. A adição é tipicamente realizada a montante do aparelho da invenção.

[00043] O pH da corrente de produto antes da entrada no aparelho para a inativação do virus é medido por meio do sensor de pH0501 (Fig. 8) . Este sensor de pH geralmente não tem tarefas reguladoras. A gravação do sinal de pH serve apenas para o monitoramento do processo.

[00044] Se o processo de produção exige um ou mais ajustamentos do pH, o aparelho para a inativação do virus é ligado a uma unidade para fixar o pH. É comum o uso de duas unidades de fixação do pH, a primeira antes da inativação, a fim de trazer a corrente de produto para um pH 4 (etapa b) e um outro após a inativação a fim de neutralizar a corrente de produto (etapa d).

[00045] Na etapa c) , o tempo de contato desejado (= tempo de permanência) entre uma solução de ácido e quaisquer virus presentes é alcançado.

[00046] Como base na etapa d) , é possivel usar, por exemplo, solução de hidróxido de sódio (NaOH).

[00047] O processo pode ser realizado como uma operação de batelada e como um processo de produção continuo e, assim, ser integrado em um processo de batelada e em um processo continuo.

[00048] Se o aparelho para a inativação de virus estiver integrado em um processo de produção continuo, a preferência é dada a uma ou mais unidades para definir o pH no qual a corrente de produto flui através de um circuito de recirculação. A Fig. 8 mostra a inativação do virus e uma neutralização subsequente por meio de exemplo, sem ser restringida a este. M0503 transmite a corrente de produto para o saco B0502, onde o pH depois de deixar a inativação do virus é ajustado para um valor >5. O conteúdo do saco B0502 é transportado pela bomba de recirculação M0504 através do circuito de recirculação para o sensor de pH pH0502, que mede o pH da corrente de produto. A jusante do sensor, o agente de ajuste para modificar o pH é alimentado. A bomba para o agente de ajustamento é M0505 e é regulado através do sensor pH0502 associado.

[00049] No processo da invenção, a corrente de produto a ser inativada é normalmente uma solução a partir de um biorreator, em particular uma proteina ou solução de peptideo e muito especialmente preferencialmente uma solução de anticorpo.

[00050] A vantagem técnica da inativação do virus continuo de acordo com a invenção sobre a inativação do virus no modo de batelada, que é comum no estado da técnica é a capacidade de ser integrado em um processo de trabalho continuo, também referido como "tratamento a jusante", sem ter que alterar o modo de operação do processo. Aqui, não há nenhuma mudança na operação do processo de batelada para continuo e de volta novamente, mas ao invés disso todo o "tratamento a jusante" ou todo o processo de produção (a montante e a jusante) pode ser operado continuamente.

[00051] O pedido de patente fornece ainda uma planta de produção que compreende um ou mais aparelhos de acordo com a invenção para a inativação continua de virus em uma corrente de produto e preferencialmente pelo menos uma unidade para definir o pH.

[00052] A presente invenção, incluindo modalidades preferidas é ilustrada em conjunto com os seguintes desenhos e exemplos, sem se limitar aos mesmos. As modalidades podem ser combinadas de qualquer forma desejada, a menos que o contexto indique claramente o contrário.

[00053] Os numerais de referência usados são os seguintes: 1 = tubo ou mangueira curvada e/ou enrolados de forma helicoidal 2 = mudanças de direção e/ou curvas 2 do eixo da espiral h a um ângulo α de 45° a 180° 3 = quadro 4 = entrada 5 = saida 6 = suporte de fixação 7 = base 8 = produto de linha de fluxo

[00054] A Fig. 1 mostra um perfil de fluxo parabólico do tubo através do qual ocorre o fluxo laminar (superior: seção longitudinal do tubo). Linhas da mesma velocidade na direção do fluxo no tubo através do qual o fluxo laminar ocorre (inferior: seção transversal do tubo). a = parede do tubo b = eixo axial do tubo na direção do fluxo c = eixo radial d = linhas da mesma velocidade de fluxo na direção do fluxo

[00055] A Fig. 2 mostra os parâmetros de principio e de projeção do CFI com descrição do perfil de fluxo.

[00056] As linhas de mesma velocidade na direção do fluxo são mostradas. Perfis de fluxo foram considerados a partir de: Ind. Eng. Chem. Res. (2008), 47, 10, pp. 3630-3638 • diâmetro interno da mangueira dj •diâmetro externo da mangueira d0 •distância de inclinação p • diâmetro do tubo em espiral • diâmetro da espiral dc •ângulo α das dobras e = direção da ação da força centrifuga f = direção do fluxo através das espirais helicoidais g = direção de fluxo do fluido na espiral helicoidal h = eixo da espiral/eixo da hélice

[00057] A Fig. 3 mostra os resultados do exame do comportamento de tempo de permanência do aparelho para a inativação continuo do virus com vários números de dobras a um fluxo de volume de 3 ml/ min em comparação com um tubo reto através do qual o fluxo laminar ocorre e um tubo de fluxo ideal. (Dobra = 90° mudança de direção para alterar as normais de direção da ação da força centrifuga no fluxo. A concentração adimensional de 1 corresponde a uma concentração de vitamina B12 de 0,25 g/1).

[00058] A Fig. 4 mostra o gráfico para projetar a CFI a um fluxo de volume de 3 ml/min.

[00059] A Fig. 5 mostra uma fotografia do aparelho tal como usado nos experimentos para a medição do tempo de permanência (4 quadros).

[00060] A Fig. 6 mostra a função etapa da solução de traçador introduzido no Exemplo 1 na entrada do aparelho para a inativação do virus. i = eixo do tempo j = eixo do sinal UV k = ponto no tempo da introdução da substância traçadora na entrada da CFI

[00061] A Fig. 7 mostra um desenho do aparelho para a inativação do virus continuo de acordo com o exemplo do CFI. À esquerda: Suporte de fixação com quadros montados. À direita: Suporte de fixação sem quadros montados.

[00062] A Fig. 8 mostra um diagrama de inativação do virus com posterior ajuste do pH, com o tubo espiralado de forma helicoidal 1 e as suas mudanças de direção e/ou dobras 2 sendo mostradas de forma puramente esquemática.

[00063] A Fig. 9 mostra um desenho da construção de um quadro a partir dos estudos experimentais. Exemplo 1:

[00064] A projeção dos quadros foi realizada como mostrado na Fig. 4. Este gráfico foi construído para uma taxa de fluxo de 3 ml/min e mostra a gama na qual os parâmetros de projeção de diâmetro interno da mangueira e diâmetro do tubo da espiral podem ser variados a fim de aderir às necessárias condições do número de Dean 3 e parâmetro de torção 500 na fabricação dos quadros.

[00065] Um diâmetro interno da mangueira de 3 mm foi selecionado para estudos experimentais. O diâmetro do tubo da espiral foi então escolhido como 63 mm para que o comprimento da mangueira enrolado em cada quadro poderia ser minimizado.

[00066] As dimensões da estrutura usada nos estudos experimentais, os resultados dos quais são apresentados na Fig. 3, são os seguintes:

[00067] Diâmetro do quadro (de diâmetro do tubo de espiral) 63 mm; comprimento da aresta externa dos quadros 195 mm. Diâmetro interno da mangueira 3 mm; diâmetro externo da mangueira de 5 mm. Os quadros foram construídos como mostrado na Fig. 9.

[00068] Cada braço tinha sempre 11 enrolamentos, com uma distância de inclinação minima, de modo que 9,5 m de mangueira foram enrolados em um quadro. A distância de inclinação minima significa que o tubo está em contato na hélice. Para o caso "3 dobras", foi usado um quadro. Consequentemente, 9,5 m de mangueira foram enrolados para este experimento. Para o caso de "15 dobras", quatro quadros foram usados. Um total de 38 m de mangueira foram enrolados em quatro quadros. Para o caso de "27 dobras", sete quadros foram usados. Um total de 66,5 m de mangueira foram enrolados em sete quadros. 0 comprimento da mangueira usado por quadro é, no pressuposto de um número constante de enrolamentos por braço, proporcional ao diâmetro do tubo da espiral. 0 diâmetro externo da mangueira era de 5 mm, no caso da mangueira usado.

[00069] A Fig. 5 mostra a disposição dos quadros e as espirais dos tubos flexiveis empregados nos experimentos para a medição do tempo de permanência. No entanto, por razões de clareza, uma mangueira de diâmetro maior (tubo de 6 mm de diâmetro interno) foi usado para esta figura. Consequentemente, os 11 enrolamentos por braço usados nos experimentos não foram possíveis.

[00070] Na estrutura experimental, a mangueira usada nos respectivos experimentos como mostrado na Fig. 2 e Fig. 5 foi primeiramente enrolada separadamente em cada quadro. Os quadros com os tubos flexiveis foram posteriormente colocados por cima um do outro em um suporte de fixação. Aqui, a saida do quadro superior foi ligada à entrada do quadro por baixo, de modo que a espiral da mangueira iria correr através do quadro de cima para baixo. Como uma alternativa, o fluxo também pode ser de baixo para cima, ou horizontalmente.

[00071] Os experimentos para a medição do tempo de permanência no aparelho para a inativação continuo do vírus (CFI) foram realizados com o auxílio de uma medição de UV a uma saída do sistema. As taxas de fluxo foram sempre 3 ml/ min, o diâmetro interno dos tubos de silicone usado era de 3 mm, o diâmetro externo dos tubos era de 5 mm. O diâmetro externo dos quadros em torno dos quais os tubos foram enrolados era de 63 mm (diâmetro do tubo da espiral) . Uma solução de vitamina B12 com uma concentração de 0,25 g/1 foi usada como substância marcadora uma vez que a vitamina B12 absorve luz UV com um comprimento de onda de 280 nm e é, assim, adequada como indicador.

[00072] Em primeiro lugar, o CFI foi lavado com água destilada. No ponto de tempo k, foi feita uma alteração para a solução de traçador na entrada da inativação do virus e a gravação do sinal de medição do sensor de UV foi iniciada (ver Fig. 6). Uma etapa da função da solução de traçador foi, em seguida, aplicada ao sistema. Quando o sinal de UV na saida do sistema de correspondia ao sinal de UV da solução traçadora, os experimentos poderiam ser interrompidos uma vez que o sistema foi completamente preenchido com a solução de marcador a partir deste ponto de tempo e a resposta do sistema para a etapa da função foi assim completamente gravada.

[00073] Para as várias curvas de tempo de permanência registradas para serem comparadas entre si, as medições foram normalizadas para parâmetros adimensionais. O tempo foi normalizado para o tempo médio de permanência T; ;

em que Vé o volume de sustentação da seção de permanência e Vé o fluxo de volume.

[00074] A concentração adimensional foi obtida normalizando o sinal de UV medido para o máximo de sinal UV registrado (a uma concentração de vitamina B12 de 0,25 mg/1). Uma concentração de vitamina B12 de 0,25 mg/1 consequentemente gera uma concentração adimensional de 1. O sinal UV da água destilada conduz a uma concentração adimensional de 0.

[00075] Os resultados das medições são mostrados na Fig. 3. A distribuição do tempo de residência do tubo reto através da qual o fluxo laminar ocorre foi determinado analiticamente de acordo com a seguinte equação. F(&) é a concentração e adimensional θé o tempo adimensional.

[00076] O tubo reto através do qual o fluxo laminar ocorre possui, devido ao seu perfil de fluxo parabólico, distribuição do tempo de permanência comparativamente ampla. Os elementos do fluido fluem significativamente mais rápidos no centro do tubo do que na região próxima da parede (ver Fig. 1).

[00077] Se, por outro lado, a mangueira fosse espiralada de modo helicoidal, a força centrifuga provoca a mistura do sistema na direção radial. Como consequência disto, os elementos de fluido com fluxo lento, que são relativamente próximos do eixo da hélice se movem externamente e deslocam os elementos ali localizados em uma direção interna. Como um resultado da implementação de dobras, os fluxos secundários originados pela força centrifuga são novamente construídos, o que leva a uma melhor mistura radial. A Fig. 2 mostra a forma como o perfil de fluxo se transforma através de 90° depois de cada dobra de 90°. Como pode ser visto a partir da Fig. 3, uma redução significativa da distribuição do tempo de permanência pode ser alcançada através do uso de dobras.

[00078] O melhor resultado obtido nos experimentos ocorreu quando foi usado o CFI possuindo 27 dobras (um maior número de dobras não foi examinado) . Foi obtida uma aproximação com a distribuição de tempos de permanência de um tubo de fluxo ideal. É provável que dobras adicionais diminuíssem ainda mais a distribuição do tempo de permanência. A técnica descrita é, portanto, adequada como um processo para inativação continua de virus.

[00079] Os trabalhos que conduziram a este pedido de patente foram suportados nos termos do acordo de assistência financeira "Bio.NRW: MoBiDiK - Modulare Bioproduktion - Disposable und Kontinuierlich"no âmbi tn do "European Fund for Regional Development" (EFRE) .

Claims

1. Processo para a inativação contínua de vírus de uma corrente de produto usando um aparelho caracterizado por compreender as seguintes etapas: a) fornecimento da corrente de produto a ser inativada, b) introdução da corrente de produto em uma entrada (4) de um tubo ou mangueira (1) possuindo a entrada (4) e uma saída (5), onde o tubo ou a mangueira (1) é curvo e/ou espiralado de modo helicoidal com um número n de enrolamentos em torno de um eixo de espiral h e apresenta uma ou mais mudanças de direção e/ou dobras (2) no eixo de espiral possuindo um ângulo α de 45° a 180° para alterar a direção de ação das normais de uma força centrífuga, onde o aparelho apresenta um número de Dean > 2 e um parâmetro de torção > 100, c) fluxo da corrente de produto através do tubo ou mangueira (1) sob condições de inativação do vírus, e d) saída do tubo ou mangueira (1) através da saída (5), em que o pH da corrente de produto, na etapa a), é ajustado para um valor < 4, definindo assim as condições de inativação do vírus, e em que o pH é ajustado para > 5 após a etapa d) para parar a inativação do vírus.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aparelho na etapa b) apresenta um número de Dean > 3 e um parâmetro de torção > 300.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a corrente de produto compreende uma solução de macromoléculas, preferencialmente, uma solução de proteína ou peptídeo, particularmente, preferencialmente, uma solução de anticorpo.