DE202018104472U1 - Device arrangement for providing a medium used in the production of a biopharmaceutical product - Google Patents
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Abstract
Vorrichtungsanordnung (10) zur Bereitstellung eines im Rahmen einer Produktion eines biopharmazeutischen Produkts eingesetzten Mediums, insbesondere eines Nährmediums oder eines Puffers oder einer Feed-Lösung, miteinem Behälter (12) oder Leitungssystem (20), in dem das Medium in einem Herstellungsprozess hergestellt wird,einer ersten Messeinrichtung (14) zur Messung wenigstens eines für das Medium charakteristischen multivariaten Parameters während des Herstellungsprozesses; undeiner mit der ersten Messeinrichtung (14) verbundenen Auswerte- und Steuereinrichtung (18), die dazu eingerichtet ist, die Identität des Mediums unter Heranziehung der Messung des multivariaten Parameters während des Herstellungsprozesses zu überprüfen und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Überprüfung während des Herstellungsprozesses Informationen auszugeben und/oder den Herstellungsprozess zu beeinflussen.Device arrangement (10) for providing a medium used in the production of a biopharmaceutical product, in particular a nutrient medium or a buffer or a feed solution, with a container (12) or line system (20) in which the medium is produced in a manufacturing process, a first measuring device (14) for measuring at least one characteristic for the medium multivariate parameter during the manufacturing process; and an evaluation and control device (18) connected to the first measuring device (14) and arranged to check the identity of the medium using the measurement of the multivariate parameter during the manufacturing process and to output information depending on the result of the verification during the manufacturing process and / or to influence the manufacturing process.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtungsanordnung zur Bereitstellung eines im Rahmen einer Produktion eines biopharmazeutischen Produkts eingesetzten Mediums, insbesondere eines Nährmediums oder eines Puffers oder einer Feed-Lösung.The invention relates to a device arrangement for providing a medium used in the context of a production of a biopharmaceutical product, in particular a nutrient medium or a buffer or a feed solution.
Bei der Produktion eines biopharmazeutischen Produkts basierend auf der Kultivierung von Mikroorganismen oder Teilen solcher Organismen, wie etwa bestimmter Zellen oder Gewebe von Tieren, insbesondere Säugetieren, und Pflanzen, kommen in der Regel verschiedene Medien zum Einsatz: Ein Nährmedium dient zur Unterstützung des Wachstums und/oder der Vermehrung und enthält sämtliche Nährstoffe, die für den Stoffwechsel der Zellen notwendig sind. Während der Kultur kann eine Feed-Lösung mit wichtigen Nährstoffen, Vitaminen, Aminosäuren oder Spurenelementen „zugefüttert“ werden. Ein Puffer, also ein Stoffgemisch zur pH-Wert-Stabilisierung, wird als Basis für Nährmedien und für verschiedene Aufgaben im Downstream-Processing benötigt, d. h. für Verfahrensschritte zur Abtrennung und Reinigung von Zellkultivierungsprodukten, um die Reinheit der Endprodukte zu gewährleisten bzw. zu erhöhen.In the production of a biopharmaceutical product based on the cultivation of microorganisms or parts of such organisms, such as certain cells or tissues of animals, especially mammals, and plants, various media are typically used: a nutrient medium is used to aid growth and / or multiplication and contains all the nutrients that are necessary for the metabolism of the cells. During the culture, a feed solution containing important nutrients, vitamins, amino acids or trace elements can be "fed". A buffer, ie a substance mixture for pH stabilization, is needed as a basis for nutrient media and for various tasks in downstream processing, d. H. for process steps for the separation and purification of cell cultivation products in order to ensure or increase the purity of the end products.
Eine besonders wichtige Information für die korrekte Herstellung solcher Medien, insbesondere im Umfeld der „guten Herstellungspraxis“ (engl.: Good Manufacturing Practice, Abk.: GMP), ist die Verwendung von Rohmaterialien oder Zwischenprodukten mit korrekten, gewünschten Eigenschaften und Qualitätsattributen. So ist beispielsweise die Zusammensetzung des für eine Zellkultur verwendeten Mediums von entscheidender Bedeutung für Prozess- und Produktqualität der Kultivierung. Die Herstellung von Zellkulturmedien, insbesondere im Fertigungsmaßstab (große Volumen), wird heutzutage meist durch Auflösung bzw. Mischung eines Konzentrats (Feststoffmischung, meist in Pulverform, oder Stammlösung) in hochreinem Wasser (engl.: Water for Injection, Abk.: WFI) durchgeführt. Direkt vor Beginn der Kultur werden gegebenenfalls noch weitere Additive, insbesondere instabile Bestandteile, wie etwa Glutamin, hinzugegeben.One particularly important piece of information for the correct production of such media, especially in the context of "Good Manufacturing Practice" (GMP), is the use of raw materials or intermediates having correct, desired properties and quality attributes. For example, the composition of the medium used for cell culture is of crucial importance for the process and product quality of the cultivation. The production of cell culture media, in particular on a production scale (large volume), is nowadays usually carried out by dissolving or mixing a concentrate (solid mixture, usually in powder form, or stock solution) in ultrapure water (English: Water for Injection, abbreviation: WFI) , Directly before the start of the culture, further additives, in particular unstable constituents, such as glutamine, are optionally added.
Normalerweise wird bei der Mediumherstellung in einem Chargenprozess (engl.: batch mode) das hochreine Wasser in einem Behälter, z. B. in einem wiederverwendbaren Edelstahltank oder in einem Einweg-Kunststoffbeutel, vorgelegt, bevor über einen Zugang das Konzentrat hinzugegeben und gemischt wird. Typische Bestandteile des Konzentrats für ein Nährmedium sind Vitamine, Aminosäuren, Spurenelemente, Salze, Lipide, Nährstoffe oder auch andere Bestandteile wie etwa Insulin. Die Anzahl der verschiedenen Bestandteile variiert oft im Bereich von mehreren Dutzend bis 100. Für tierische Zellkulturen werden meist chemisch definierte Bestandteile, also keine Komplexanteile wie etwa Hefeextrakt, Molkepulver etc. verwendet.Normally, in the medium production in a batch process (English: batch mode), the high-purity water in a container, eg. B. in a reusable stainless steel tank or in a disposable plastic bag, presented before the concentrate is added and mixed via an access. Typical components of the concentrate for a nutrient medium are vitamins, amino acids, trace elements, salts, lipids, nutrients or other ingredients such as insulin. The number of different components often varies in the range of several dozen to 100. For animal cell cultures usually chemically defined components, so no complex components such as yeast extract, whey powder, etc. are used.
Um die gewünschte Konzentration und die gewünschte Qualität des Mediums zu erreichen, wird üblicherweise der pH-Wert und/oder die elektrische Leitfähigkeit der Mischung im Behälter bei bekannter Rezeptur bestimmt und der gewünschte Zielwert durch Zugabe von Wasser, Konzentrat und/oder flüssiger Säure oder Lauge eingestellt. Hierfür sind entsprechende Sensoren am Behälter vorgesehen.In order to achieve the desired concentration and the desired quality of the medium, usually the pH and / or the electrical conductivity of the mixture in the container is determined with known recipe and the desired target value by adding water, concentrate and / or liquid acid or alkali set. For this purpose, corresponding sensors are provided on the container.
Die Herstellung des Mediums, insbesondere für große Reaktoren, kann aber auch in einem kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Prozess erfolgen. Mit einem solchen Herstellungsprozess soll das Medium kontinuierlich und „on demand“ zur Verfügung gestellt werden. In diesem Fall ist für die Herstellung eine sogenannte „in-line“-Mischung mithilfe eines in ein Leitungssystem integrierten Mischwerkzeugs vorgesehen. Die Sensorik, insbesondere zur pH-, Leitfähigkeits- oder Fluss-Bestimmung, ist dann stromabwärts ebenfalls „in-line“ in das Leitungssystem integriert. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Messung „on-line“, also in einem Bypass-Pfad, möglich.The preparation of the medium, in particular for large reactors, but can also be done in a continuous or quasi-continuous process. With such a manufacturing process, the medium should be made available continuously and "on demand". In this case, a so-called "in-line" mixture is provided for the production by means of a mixing tool integrated in a line system. The sensor system, in particular for pH, conductivity or flow determination, is then also integrated downstream in the line system. Alternatively or additionally, a measurement "on-line", ie in a bypass path, possible.
In jedem Fall wird davon ausgegangen, dass über die korrekte Einwaage bzw. das korrekte Volumen des Konzentrats sowie über die korrekte Einstellung des pH-Wert und/oder des Leitfähigkeitswertes auch die richtige Qualität des Mediums erreicht wird. Es ist jedoch möglich, dass einzelne Bestandteile innerhalb des Konzentrats variieren. So ist es etwa aus der Erfahrung bekannt, dass pulverbasierte Konzentrate allgemein stark schwankende Anteile der Inhaltsstoffe aufweisen können. Schwankungen in der Zusammensetzung können auch durch Medienbestandteile mit geringer Haltbarkeit begründet sein. In diesen Fällen ist nicht sichergestellt, dass durch die Einstellung des gewünschten pH- oder Leitfähigkeitswert auch die gewünschte Qualität des Mediums erreicht wird, da verschiedene Mischungszusammensetzungen den gleichen pH-Wert und Leitfähigkeitswert ergeben können. Es ist also möglich, dass die Ist-Qualität des Mediums erheblich von der Soll-Qualität abweicht und zu einem qualitativ und/oder quantitativ nicht befriedigendem Produkt oder Prozess führt.In any case, it is assumed that the correct weight or volume of the concentrate as well as the correct adjustment of the pH value and / or the conductivity value will also ensure the correct quality of the medium. However, it is possible that individual components vary within the concentrate. For example, it is known from the experience that powder-based concentrates generally have greatly varying levels of ingredients. Fluctuations in the composition may also be due to media components with low durability. In these cases, it is not ensured that setting the desired pH or conductivity value also achieves the desired quality of the medium, since different mixture compositions can give the same pH and conductivity value. It is therefore possible that the actual quality of the medium deviates significantly from the target quality and leads to a qualitatively and / or quantitatively unsatisfactory product or process.
Im Gegensatz zu einem Chargenprozess kann bei einer kontinuierlichen oder quasikontinuierlichen Prozessführung keine zusätzliche Freigabeanalytik durch Probenentnahme und Untersuchung stattfinden. Doch auch im Falle eines Chargenprozesses ist das wiederholte Entnehmen einer Probe aus einem Lagerbehälter und deren Untersuchung mittels geeigneter Methoden sehr umständlich und zeitaufwendig.In contrast to a batch process, in a continuous or quasi-continuous process management no additional release analysis can take place by sampling and examination. But even in the case of a batch process, the repeated removal of a sample from a storage container and its investigation by means of suitable methods is very cumbersome and time-consuming.
Die oben aufgezeigten Probleme gelten gleichermaßen für die Herstellung von Puffern und Feed-Lösungen. The problems outlined above apply equally to the production of buffers and feed solutions.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, den Prozess der Bereitstellung eines im Rahmen einer Kultivierung eingesetzten Mediums, insbesondere eines Nährmediums oder eines Puffers oder einer Feed-Lösung, risikoärmer zu gestalten und qualitativ abzusichern.The object of the invention is to provide a possibility to make the process of providing a medium used in the context of a cultivation, in particular a nutrient medium or a buffer or a feed solution, lower risk and qualitatively secure.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a device arrangement having the features of claim 1. Advantageous and expedient embodiments of the device arrangement according to the invention are specified in the subclaims.
Im Zusammenhang mit der Erfindung wird ein Verfahren zur Bereitstellung eines im Rahmen einer Produktion eines biopharmazeutischen Produkts eingesetzten Mediums, insbesondere eines Nährmediums oder eines Puffers oder einer Feed-Lösung, offenbart. Dieses Bereitstellungsverfahren umfasst folgende Schritte:
- - Herstellen des Mediums aus mehreren Bestandteilen, insbesondere durch Mischen der Bestandteile, in einem Herstellungsprozess;
- - Messen wenigstens eines für das Medium charakteristischen multivariaten Parameters während des Herstellungsprozesses;
- - Überprüfen der Identität des Mediums unter Heranziehen der Messung des multivariaten Parameters während des Herstellungsprozesses; und
- - Ausgeben von Informationen und/oder Beeinflussen des Herstellungsprozesses in Abhängigkeit vom Ergebnis der Überprüfung der Identität des Mediums während des Herstellungsprozesses.
- - Producing the medium of several components, in particular by mixing the components, in a manufacturing process;
- Measuring at least one multivariate parameter characteristic of the medium during the manufacturing process;
- - checking the identity of the medium using the measurement of the multivariate parameter during the manufacturing process; and
- - Output of information and / or influencing the manufacturing process depending on the result of the verification of the identity of the medium during the manufacturing process.
Dieses Bereitstellungsverfahren beruht auf der Erkenntnis, dass das Risiko der Bereitstellung eines Mediums, das nicht den vorgegebenen Qualitätsansprüchen genügt, minimiert werden kann, wenn die Überprüfung des Mediums während des Herstellungsprozesses grundlegend erweitert wird, sodass eine eindeutige Aussage über die Qualität möglich ist. Dies wird durch eine Überprüfung des Mediums basierend auf der Messung eines multivariaten Parameters erreicht. Unter einem multivariaten Parameter ist hier abstrakt ein Parameter zu verstehen, der im Gegensatz zu einem univariaten Parameter von mehreren Variablen abhängig ist, wobei diese Mehrzahl von Variablen gleichzeitig gemessen wird, d. h. im selben Messvorgang.This delivery method is based on the understanding that the risk of providing a medium that does not meet the specified quality requirements can be minimized if the review of the medium during the manufacturing process is fundamentally expanded, so that a clear statement about the quality is possible. This is achieved by examining the medium based on the measurement of a multivariate parameter. By a multivariate parameter is meant here abstractly a parameter which, unlike a univariate parameter, depends on several variables, this plurality of variables being measured simultaneously, i. H. in the same measuring process.
Ein Beispiel für einen multivariaten Parameter im Sinne der Erfindung ist ein von einem Spektrometer gemessenes Spektrum, d. h. spektroskopische Daten, die zusammen einen komplexen Datentypus ausbilden. Ein Absorptions- oder Emissionsspektrum des untersuchten Mediums hängt von dessen Zusammensetzung, also von den einzelnen Bestandteilen des Mediums und damit von mehreren Variablen ab.An example of a multivariate parameter in the sense of the invention is a spectrum measured by a spectrometer, i. H. spectroscopic data, which together form a complex data type. An absorption or emission spectrum of the medium under investigation depends on its composition, ie on the individual components of the medium and thus on several variables.
Die Messung und Auswertung eines solchen multivariaten Parameters ermöglicht die angestrebte Identitätsprüfung, da der multivariate Parameter einen hinreichend eindeutigen „Fingerprint“ des Mediums liefert, der dann z. B. mit Referenzdaten verglichen werden kann. Bei erfolgreicher Identitätsprüfung ist damit sichergestellt, dass das untersuchte Medium die gewünschte Qualität hat.The measurement and evaluation of such a multivariate parameter allows the desired identity verification, since the multivariate parameter provides a sufficiently clear "fingerprint" of the medium, which then z. B. can be compared with reference data. Successful identity verification ensures that the medium under investigation has the desired quality.
Hervorzuheben ist hierbei, dass die Überprüfung der Identität während der Herstellung des Mediums - im Sinne der Erfindung soll hierunter auch eine Aufbereitung des Mediums oder dergleichen verstanden werden - durchgeführt wird. Dadurch ist es möglich, bei Bedarf korrigierend in den Herstellungsprozess einzugreifen. Somit entfällt der Aufwand für eine nachträgliche Probenentnahme und deren Untersuchung. Außerdem ist durch das Bereitstellungsverfahren sichergestellt, dass keine größeren Mengen des Mediums entsorgt werden müssen, wenn erst im Nachhinein festgestellt wird, dass das produzierte Medium nicht den Qualitätsanforderungen entspricht.It should be emphasized that the verification of the identity during the production of the medium - within the meaning of the invention, this is to be understood as a preparation of the medium or the like - is performed. This makes it possible, if necessary, to intervene in the manufacturing process in a corrective manner. This eliminates the expense of subsequent sampling and their investigation. In addition, the provision process ensures that no large quantities of the medium need to be disposed of, unless it is subsequently determined that the medium produced does not meet the quality requirements.
Gemäß einer ersten Variante des Bereitstellungsverfahrens wird der multivariate Parameter in einem mit dem Medium befüllten Behälter mithilfe einer an den Behälter gekoppelten Messeinrichtung in situ gemessen. Diese erste Verfahrensvariante eignet sich für den Fall, dass der Herstellungsprozess ein Chargenprozess ist, wenn also eine abgegrenzte Stoffmenge hergestellt wird (Batchproduktion). Der multivariate Parameter wird dann genau dort gemessen, wo das Medium bei der Herstellung zusammengemischt wird (in situ).According to a first variant of the provisioning method, the multivariate parameter is measured in situ in a container filled with the medium by means of a measuring device coupled to the container. This first variant of the method is suitable for the case in which the production process is a batch process, ie when a defined amount of substance is produced (batch production). The multivariate parameter is then measured exactly where the medium is mixed together during production (in situ).
Gemäß einer alternativen zweiten Variante des Bereitstellungsverfahrens wird der der multivariate Parameter in einem Leitungssystem mithilfe einer in das Leitungssystem integrierten Messeinrichtung in-line gemessen. Diese zweite Verfahrensvariante eignet sich für den Fall, dass der Herstellungsprozess ein kontinuierlicher oder quasikontinuierlicher Prozess ist. Der multivariate Parameter wird dann im Hauptströmungspfad des Herstellungsprozesses gemessen (in-line). Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Messung in einem Bypass-Pfad möglich (on-line).According to an alternative second variant of the provisioning method, the multivariate parameter in a line system is measured in-line by means of a measuring device integrated into the line system. This second process variant is suitable for the case that the manufacturing process is a continuous or quasi-continuous process. The multivariate parameter is then measured in the main flow path of the manufacturing process (in-line). Alternatively or additionally, a measurement in a bypass path is possible (on-line).
Bei beiden Verfahrensvarianten wird somit eine unmittelbare Überprüfung der Identität des Mediums ermöglicht, ohne dass eine Probe aus dem System entnommen und außerhalb des Herstellungsprozesses untersucht werden muss. Die Überprüfung ist vielmehr in den Herstellungsprozess integriert.Thus, in both variants of the method an immediate verification of the identity of the medium is made possible without a sample being taken out of the system and outside of the system Production process must be investigated. The review is much more integrated into the manufacturing process.
Besonders geeignet für die Bestimmung eines multivariaten Parameters ist, wie bereits angedeutet, ein spektroskopisches Messverfahren, insbesondere ein molekülspektroskopisches Messverfahren, das ein Spektrum liefert, aus dem so viele Informationen über das Medium in Erfahrung gebracht werden können, dass eine ausreichende Selektivität gegeben und eine eindeutige Qualitätsbeurteilung möglich ist.As already indicated, a spectroscopic measuring method, in particular a molecular-spectroscopic measuring method, which supplies a spectrum from which so much information about the medium can be found out, that gives sufficient selectivity and is unique, is particularly suitable for the determination of a multivariate parameter Quality assessment is possible.
Bevorzugt ist ein spektroskopisches Messverfahren, das auf wenigstens einer der folgenden Spektroskopietechniken beruht:
- - Ramanspektroskopie;
- - Mittelinfrarotspektroskopie (MIR);
- - Nahinfrarotspektroskopie (NIR);
- - UV-Absorptionsspektroskopie;
- - Fluoreszenzspektroskopie;
- - Streuspektroskopie.
- Raman spectroscopy;
- - mid-infrared spectroscopy (MIR);
- Near-infrared spectroscopy (NIR);
- - UV absorption spectroscopy;
- - fluorescence spectroscopy;
- - Scattering spectroscopy.
Eine fortwährende, d. h. wiederholte Messung des multivariaten Parameters während des Herstellungsprozesses ist vorteilhaft, um die Qualität des Mediums nicht nur punktuell, sondern über einen längeren Zeitraum zu beobachten. Dadurch kann entweder sichergestellt werden, dass sich die Qualität des Mediums während der Herstellung nicht unbemerkt verändert, oder es kann während des Herstellungsprozesses festgestellt werden, ob und gegebenenfalls. wann eine gewünschte Qualität des Mediums erreicht wurde.An ongoing, d. H. Repeated measurement of the multivariate parameter during the manufacturing process is advantageous in order to observe the quality of the medium not only at specific points but over a longer period of time. This can either ensure that the quality of the medium does not change unnoticed during production, or it can be determined during the manufacturing process, if and where appropriate. when a desired quality of the medium has been achieved.
Vorzugsweise werden die Messdaten des multivariaten Parameters in Echtzeit erfasst und verarbeitet. Dadurch lassen sich Verzögerungen im laufenden Herstellungsprozess vermeiden, da bei Bedarf sofort in den Herstellungsprozess eingegriffen werden kann. Außerdem lässt sich so der Ausschuss bei der Mediumherstellung auf ein Minimum reduzieren, was angesichts des wirtschaftlichen Werts des Mediums von besonderer Bedeutung ist.Preferably, the measurement data of the multivariate parameter are acquired and processed in real time. As a result, delays in the ongoing manufacturing process can be avoided, since it can be intervened immediately in the manufacturing process if necessary. In addition, the rejects during medium production can be reduced to a minimum, which is of particular importance given the economic value of the medium.
Das Überprüfen der Identität des Mediums kann je nach Art des multivariaten Parameters und der gewählten Messtechnik auf unterschiedliche Weise erfolgen. Allgemein ist es sinnvoll, einen Vergleich des gemessenen multivariaten Parameters mit auf den multivariaten Parameter bezogenen Vergleichsdaten durchzuführen, die in einer Datenbank abgelegt sind. Die Vergleichsdaten können insbesondere Referenzdaten sein, z. B theoretische Idealwerte oder Grenzen von zulässigen Wertebereichen o. ä.Depending on the nature of the multivariate parameter and the chosen measurement technique, checking the identity of the medium can take place in different ways. In general, it makes sense to perform a comparison of the measured multivariate parameter with comparison data related to the multivariate parameter, which are stored in a database. The comparison data may in particular be reference data, e.g. B theoretical ideal values or limits of permissible value ranges or the like
Gemäß einer speziellen und besonders effektiven Auswertetechnik im Rahmen der Identitätsprüfung werden die Messdaten eines aufgenommenen Spektrums anhand einer vorgegebenen Metrik im Scoreraum mit Scores wenigstens eines Zielspektrums aus der Datenbank verglichen.According to a special and particularly effective evaluation technique in the context of identity verification, the measured data of a recorded spectrum are compared with scores of at least one target spectrum from the database using a predetermined metric in the scorer space.
Das Bereitstellungsverfahren sieht vor, dass in Abhängigkeit vom Ergebnis der Überprüfung der Identität des Mediums der Herstellungsprozess beeinflusst wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass wenigstens eine angebundene Prozesskomponente gesteuert wird, insbesondere durch Ausgabe entsprechender Steuersignale an die Prozesskomponente. So kann automatisch, d. h. ohne Interaktion des Bedienpersonals, kontrollierend oder regulierend in den Herstellungsprozess eingegriffen werden.The provisioning procedure provides that, depending on the result of the verification of the identity of the medium, the manufacturing process is influenced. This can be done by controlling at least one connected process component, in particular by outputting corresponding control signals to the process component. So can automatically, d. H. Intervene in the manufacturing process without operator interaction, controlling or regulating.
Bereitstellungsverfahren kann ergänzt werden, indem während des Herstellungsprozesses zusätzlich wenigstens ein univariater Parameter gemessen und der Messwert in die Überprüfung der Identität einbezogen wird. Durch diese Maßnahme lässt sich die Sicherheit des Herstellungsprozesses noch weiter erhöhen, da die Identitätsprüfung um ein zusätzliches Kriterium erweitert ist.Provisioning method can be supplemented by additionally measuring at least one univariate parameter during the manufacturing process and including the measured value in the verification of the identity. This measure can further increase the safety of the manufacturing process, since the identity check is extended by an additional criterion.
Der zusätzliche univariate Parameter ist bevorzugt eine der folgenden Größen, die sich auf bewährte Weise zuverlässig messen lassen:
- - pH-Wert;
- - elektrische Leitfähigkeit;
- - Temperatur
- - Trübung;
- - Farbe;
- - Kapazität;
- - Fluss.
- - PH value;
- - electric conductivity;
- - temperature
- - turbidity;
- - Colour;
- - capacity;
- - River.
Alternativ oder zusätzlich kann zur Risikominimierung auch wenigstens ein weiterer multivariater Parameter während des Herstellungsprozesses gemessen und der Messwert in die Überprüfung der Identität einbezogen werden.Alternatively or additionally, to minimize the risk, at least one further multivariate parameter may also be measured during the production process and the measured value included in the verification of the identity.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtungsanordnung zur Bereitstellung eines im Rahmen einer Produktion eines biopharmazeutischen Produkts eingesetzten Mediums, insbesondere eines Nährmediums oder eines Puffers oder einer Feed-Lösung. Die erfindungsgemäße Vorrichtungsanordnung ist insbesondere zur Durchführung des oben beschriebenen Bereitstellungsverfahrens eingerichtet.The invention provides a device arrangement for providing a medium used in the context of a production of a biopharmaceutical product, in particular a nutrient medium or a buffer or a feed solution. The device arrangement according to the invention is set up in particular for carrying out the provisioning method described above.
Die erfindungsgemäße Vorrichtungsanordnung umfasst einen Behälter oder ein Leitungssystem, in dem das Medium in einem Herstellungsprozess hergestellt wird, und eine erste Messeinrichtung zur Messung wenigstens eines für das Medium charakteristischen multivariaten Parameters während des Herstellungsprozesses. Die Vorrichtungsanordnung umfasst ferner eine mit der ersten Messeinrichtung verbundene Auswerte- und Steuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die Identität des Mediums unter Heranziehung der Messung des multivariaten Parameters während des Herstellungsprozesses zu überprüfen und in Abhängigkeit vom Ergebnis der Überprüfung während des Herstellungsprozesses Informationen auszugeben und/oder den Herstellungsprozess zu beeinflussen.The device arrangement according to the invention comprises a container or a conduit system in which the medium is produced in a manufacturing process, and a first Measuring device for measuring at least one characteristic for the medium multivariate parameter during the manufacturing process. The device arrangement further comprises an evaluation and control device connected to the first measuring device, which is set up to check the identity of the medium using the measurement of the multivariate parameter during the production process and to output information depending on the result of the verification during the production process and / / or to influence the manufacturing process.
Je nachdem, ob mit der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung ein Chargenprozess (Batchproduktion) oder ein (quasi-)kontinuierlicher Herstellungsprozess durchgeführt werden soll, ist entweder eine erste Ausführungsform vorteilhaft, bei der die erste Messeinrichtung an den Behälter gekoppelt ist, oder eine zweite Ausführungsform, bei der die erste Messeinrichtung in das Leitungssystem integriert ist.Depending on whether a batch process or a (quasi) continuous production process is to be carried out with the device arrangement according to the invention, either a first embodiment is advantageous in which the first measuring device is coupled to the container, or a second embodiment in which the first measuring device is integrated into the line system.
Die Trends der letzten Jahre in der biopharmazeutischen Industrie weisen aus verschiedenen Gründen, die hier nicht erörtert werden sollen, verstärkt in die Richtung der Verwendung von Einwegkomponenten (engl.: single use components). Diese werden inzwischen sogar in der kommerziellen „Guten Herstellungspraxis“ (engl.: Good Manufacturing Practice, Abk.: GMP) bei der Produktion von Arzneimitteln eingesetzt. In diesem Zusammenhang ist eine Vorrichtungsanordnung wünschenswert, bei der möglichst viele Einwegkomponenten Verwendung finden.The trends of recent years in the biopharmaceutical industry, for various reasons that will not be discussed here, are increasingly in the direction of using single-use components. These are now used even in the commercial "Good Manufacturing Practice" (English: Good Manufacturing Practice, abbr .: GMP) in the production of pharmaceuticals. In this context, a device arrangement is desirable in which as many disposable components are used.
Insbesondere der Behälter bzw. das Leitungssystem sind vorzugsweise Einwegkomponenten oder im Wesentlichen aus Einwegkomponenten gebildet.In particular, the container or the line system are preferably disposable components or essentially formed of disposable components.
Auch die erste Messeinrichtung kann Einwegkomponenten umfassen. Im Falle einer Vorrichtungsanordnung, die für einen Chargenprozess ausgelegt ist, sind dies diejenigen Komponenten, die direkt am Behälter angebracht oder im Behälter angeordnet sind. Im Falle einer Vorrichtungsanordnung, die für einen (quasi-)kontinuierlichen Herstellungsprozess ausgelegt ist, sind dies diejenigen Komponenten, die im Leitungssystem unmittelbar in Kontakt mit dem durchströmenden Medium kommen.The first measuring device may also comprise disposable components. In the case of a device arrangement designed for a batch process, these are those components which are mounted directly on the container or arranged in the container. In the case of a device arrangement which is designed for a (quasi-) continuous production process, these are those components which come into direct contact with the medium flowing through in the line system.
Im Hinblick auf die besondere Eignung von gemessenen Spektren als multivariate Parameter umfasst die erste Messeinrichtung vorzugsweise ein spektroskopisches Messsystem, insbesondere ein molekülspektroskopisches Messsystem. Ein solches Messsystem lässt sich über einen optischen Zugang an den Behälter bzw. das Leitungssystem koppeln. Der optische Zugang kann als optisches Fenster am Behälter oder in Form einer transparenten Durchflusszelle im Leitungssystem der Vorrichtungsanordnung ausgebildet sein.In view of the particular suitability of measured spectra as multivariate parameters, the first measuring device preferably comprises a spectroscopic measuring system, in particular a molecular-spectroscopic measuring system. Such a measuring system can be coupled via an optical access to the container or the pipe system. The optical access can be designed as an optical window on the container or in the form of a transparent flow cell in the line system of the device arrangement.
Um eine kontinuierliche Überwachung der Qualität des hergestellten Mediums zu ermöglichen, ist die erste Messeinrichtung zur fortwährenden Messung des multivariaten Parameters eingerichtet.In order to allow a continuous monitoring of the quality of the produced medium, the first measuring device is set up for the continuous measurement of the multivariate parameter.
Besonders vorteilhaft ist eine Auswerte- und Steuereinrichtung, die so eingerichtet ist, dass sie die Messdaten der ersten Messeinrichtung in Echtzeit erfassen und verarbeiten kann. Dies ermöglicht ein schnelles und gezieltes Eingreifen in den Herstellungsprozess, bevor eine größere Menge an Ausschuss produziert wird.Particularly advantageous is an evaluation and control device which is set up so that it can record and process the measurement data of the first measuring device in real time. This allows a quick and targeted intervention in the manufacturing process before a larger amount of rejects is produced.
Die Auswerte- und Steuereinrichtung hat vorzugsweise Zugriff auf eine Datenbank, in der auf den multivariaten Parameter bezogene Vergleichsdaten abgelegt sind, damit die Identitätsprüfung mit einheitlichen, nachvollziehbaren Kriterien durchgeführt werden kann.The evaluation and control device preferably has access to a database in which comparison data relating to the multivariate parameter are stored, so that the identity check can be carried out with uniform, comprehensible criteria.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung ist die Auswerte- und Steuereinrichtung mit wenigstens einer im Herstellungsprozess verwendeten Prozesskomponente verbunden. Um bei Bedarf einen automatischen Eingriff in den Herstellungsprozess zu erlauben, ist die Auswerte- und Steuereinrichtung zur Steuerung der Prozesskomponente in Abhängigkeit vom Ergebnis der Überprüfung der Identität des Mediums eingerichtet, insbesondere durch Ausgabe entsprechender Steuersignale an die Prozesskomponente.According to a preferred embodiment of the device arrangement according to the invention, the evaluation and control device is connected to at least one process component used in the manufacturing process. In order to permit automatic intervention in the production process, if necessary, the evaluation and control device for controlling the process component is set up as a function of the result of checking the identity of the medium, in particular by outputting corresponding control signals to the process component.
Die Auswerte- und Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung kann je nach Betrachtungsweise Teil einer Prozesssteuerungsinstanz sein, insbesondere eines SCADA-Systems, oder eine solche Prozesssteuerungsinstanz umfassen.The evaluation and control device of the device arrangement according to the invention can be part of a process control entity, in particular a SCADA system, or comprise such a process control entity, depending on the viewpoint.
Eine noch zuverlässigere Identitätsprüfung lässt sich mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung erreichen, bei der an den Behälter bzw. das Leitungssystem wenigstens eine zweite Messeinrichtung zur Messung eines für das Medium charakteristischen univariaten Parameters gekoppelt ist.An even more reliable identity check can be achieved with an embodiment of the device arrangement according to the invention in which at least one second measuring device for measuring a univariate parameter characteristic of the medium is coupled to the container or the line system.
Die zweite Messeinrichtung ist insbesondere zur Messung einer der folgenden Größen eingerichtet:
- - pH-Wert;
- - elektrische Leitfähigkeit;
- - Temperatur;
- - Trübung;
- - Farbe;
- - Kapazität;
- - Fluss.
- - PH value;
- - electric conductivity;
- - temperature;
- - turbidity;
- - Colour;
- - capacity;
- - River.
Alternativ oder zusätzlich kann an den Behälter bzw. das Leitungssystem auch wenigstens eine weitere erste Messeinrichtung zur Messung eines weiteren für das Medium charakteristischen multivariaten Parameters gekoppelt sein.Alternatively or additionally, at least one further first measuring device for measuring a further multivariate parameter characteristic of the medium can also be coupled to the container or the line system.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- -
1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung eines im Rahmen einer Kultivierung eingesetzten Mediums; - -
2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; und - -
3a ,3b ,3c ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Bereitstellung eines im Rahmen einer Kultivierung eingesetzten Mediums.
- -
1 a schematic representation of a first embodiment of a device according to the invention for providing a medium used in the context of a cultivation; - -
2 a schematic representation of a second embodiment of the device according to the invention; and - -
3a .3b .3c an exemplary flowchart of a method for providing a used in the context of a cultivation medium.
In
An den Behälter
An den Behälter
Alle Messeinrichtungen
Die Auswerte- und Steuereinrichtung
Die Auswerte- und Steuereinrichtung
Außerdem ist die Auswerte- und Steuereinrichtung
- - Anzeigen von Warnungen (optisch und/oder akustisch);
- - Steuern von angebundenen Prozesskomponenten, insbesondere durch Ausgabe entsprechender Steuersignale.
- - displaying warnings (visually and / or acoustically);
- - Controlling connected process components, in particular by outputting corresponding control signals.
Die Auswerte- und Steuereinrichtung
Beispielsweise kann die Vorrichtungsanordnung
Auch hier kann noch wenigstens eine zweite Messeinrichtung
Wenigstens diejenigen Komponenten, die unmittelbar in Kontakt mit dem durchströmenden Medium kommen, sind vorzugsweise sterilisierte Einwegkomponenten.At least those components which come into direct contact with the flowing medium are preferably sterilized disposable components.
Nachfolgend wird das mit der ersten oder zweiten Ausführungsform der Vorrichtungsanordnung
Bei der Herstellung des Mediums (Nährmedium, Puffer oder Feed-Lösung) wird in einem dafür eingerichteten Herstellungsprozess zusätzlich zu einer Messung einer für das Medium charakteristischen univariaten physikalischen oder physikochemischen Größe, wie etwa pH-Wert, Leitfähigkeit, Temperatur, Trübung, Farbe, Kapazität etc., im Behälter
Die Messung des multivariaten Parameters erfolgt, je nach Ausführungsform, in situ, also in dem Behälter
Für die Messung des multivariaten Parameters kommt bevorzugt ein spektroskopisches Messverfahren zum Einsatz, insbesondere ein molekülspektroskopisches Verfahren. Ein mit einem solchen Messverfahren gewonnenes Spektrum stellt einen „Fingerprint“ des Mediums mit ausreichender Selektivität auf die einzelnen wichtigen molekularen Spezies des Mediums dar bei einer ausreichenden Sensitivität (Nachweisgrenze) der Bestandteile. Konkret kann eine der folgenden Spektroskopietechniken eingesetzt werden: Ramanspektroskopie, Mittelinfrarotspektroskopie (MIR), Nahinfrarotspektroskopie (NIR), UV-Absorptionsspektroskopie und Fluoreszenzspektroskopie, Streuspektroskopie.For the measurement of the multivariate parameter, preference is given to using a spectroscopic measuring method, in particular a molecular spectroscopic method. A spectrum obtained with such a measuring method represents a "fingerprint" of the medium with sufficient selectivity to the individual important molecular species of the medium with a sufficient sensitivity (detection limit) of the constituents. Concretely, one of the following spectroscopy techniques can be used: Raman spectroscopy, mid-infrared spectroscopy (MIR), near-infrared spectroscopy (NIR), ultraviolet absorption spectroscopy and fluorescence spectroscopy, scattered spectroscopy.
Das Spektrum des Mediums wird während des Herstellungsprozesses - zumindest während der Durchführung der wesentlichen Herstellungsschritte - von der ersten Messeinrichtung
Zusätzlich oder alternativ zu den Spektraldaten können auch Scores (Vergleichswerte) für bestimmte „Zielmischungen“ vorgegeben sein. Die multivariate Analyse beinhaltet in diesem Fall eine Berechnung von z. B. PCA- und/oder PLS-Scores des Spektrums und einen Vergleich des Spektrums anhand einer Metrik im Scoreraum mit Scores wenigstens eines Zielspektrums aus der Datenbank (z. B. Euklidische Distanz, Mahalanobis-Distanz, Hotellings T-Quadrat-Verteilung etc.). PCA steht in diesem Zusammenhang für „Principal Component Analysis“ (Hauptkomponentenanalyse) und PLS für „Partial Least Squares“-Regression.In addition or as an alternative to the spectral data, it is also possible to specify scores (comparison values) for specific "target mixtures". The multivariate analysis in this case includes a calculation of z. B. PCA and / or PLS scores of the spectrum and a comparison of the spectrum based on a metric in the Scoreraum with scores of at least one target spectrum from the database (eg Euclidean distance, Mahalanobis distance, Hotellings T-squared distribution, etc. ). PCA stands for "Principal Component Analysis" and PLS for "Partial Least Squares" regression.
Liegt das gemessene Spektrum innerhalb eines bestimmten Bereiches einer geeigneten Vergleichsmetrik (z. B. Korrelationsmatrix), wird der Prozesssteuerung die Information des Erreichens bzw. des Vorhandenseins der korrekten spektralen Identität (Fingerprint) der Mischung zurückgeliefert. Das positive Ergebnis kann dann dem Fachpersonal angezeigt werden. Es kann aber auch ein aktiver Eingriff in den Herstellungsprozess durch die Auswerte- und Steuereinrichtung
Liegt das gemessene Spektrum jedoch nicht innerhalb des gewünschten Bereichs der Vergleichsmetrik, d. h. bei negativem Ergebnis der Identitätsüberprüfung, reagiert die Auswerte- und Steuereinrichtung
Im Ergebnis ist somit bei positiver Identitätsprüfung sichergestellt, dass das hergestellte Medium die gewünschte Zusammensetzung und die damit verbundenen Eigenschaften hat. Bei negativer Identitätsprüfung wird das Personal zumindest darüber informiert, dass das Medium (noch) nicht die gewünschte Qualität hat, und es kann entsprechend (manuell oder automatisch) in den Herstellungsprozess eingegriffen werden.As a result, a positive identity check ensures that the medium produced has the desired composition and properties. Negative identity verification at least informs the staff that the medium does not (yet) have the desired quality, and the manufacturing process can be intervened accordingly (manually or automatically).
Selbstverständlich kann die auf einer bestimmten spektroskopischen Technik basierende Messung und Auswertung des multivariaten Parameters mit der Messung und Auswertung eines univariaten Parameters (pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit etc.) und/oder eines weiteren multivariaten Parameters (andere spektroskopische Technik) in geeigneter Weise kombiniert werden. Beispielsweise können die Scores der multivariaten Techniken mit den gemessenen univariaten Parametern kombiniert und anschließend ein Vergleich des so erhaltenen Gesamt-Fingerprints mit einem vorgegebenen idealen Gesamt-Fingerprints aus der Datenbank verglichen werden.Of course, the measurement and evaluation of the multivariate parameter based on a particular spectroscopic technique can be suitably combined with the measurement and evaluation of a univariate parameter (pH, electrical conductivity, etc.) and / or another multivariate parameter (other spectroscopic technique) , For example, the scores of the multivariate techniques can be combined with the measured univariate parameters and then a comparison of the total fingerprint thus obtained compared with a predetermined ideal overall fingerprint from the database.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Vorrichtungsanordnungdevice configuration
- 1212
- Behältercontainer
- 1414
- erste Messeinrichtungfirst measuring device
- 14a14a
- optischer Zugangoptical access
- 14b14b
- spektroskopisches Messystemspectroscopic measuring system
- 14c14c
- optische Durchflussmesszelleoptical flow cell
- 1616
- zweite Messeinrichtungsecond measuring device
- 1818
- Auswerte- und SteuereinrichtungEvaluation and control device
- 2020
- Leitungssystemline system
- 2222
- statischer Mischerstatic mixer
Claims (14)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |