Il mercato delle Biotecnologie sta conoscendo, specialmente in Italia, dei ritmi di crescita veramente notevoli. Nelle Biotecnologie, visto lo scopo finale di produzione, non sono ammissibili deroghe per quanto riguarda

• accuratezza analisi e sua ripetibilità (qualità e integrità dei dati)
• riferibilità con il laboratorio e tracciabilità della misura
• igiene assoluta ed utilizzo di materiali a contatto appropriati
• compattezza e semplicità di installazione ed uso degli strumenti

La necessità stringente è quella di rispettare il massimo livello di integrità dei dati rilevati anche, fra l’altro, per rispettare gli standard prescritti in campo igienico-alimentare e in ambito internazionale dalla certificazione 3 A.

Quali sono le principali applicazioni di Optek nel segmento delle biotecnologie?

Fermentazione

Le sonde Optek sono degli analizzatori in linea progettati specificatamente per integrarsi facilmente nei bioreattori e nei fermentatori. Questi sofisticati dispositivi forniscono all’Operatore uno strumento potente per caratterizzare la crescita cellulare in laboratorio, per monitorare le colture su larga scala e controllarne la fermentazione. La concentrazione della biomassa è misurata in tempo reale come funzione dell’assorbimento NIR che è meno disturbato dalle bolle d’aria e dallo sporcamento rispetto alle tecnologie a retrodiffusione (back-scattering).

• Le sonde ASD12 e ASD19 sono progettate per i bioreattori di piccola taglia usati nei dipartimenti R&D e negli impianti pilota. Assolutamente ripetibili e semplici da usarsi, sia ASD12 che ASD19 sono disponibili in molteplici lunghezze di immersione così come diversi cammini ottici per offrire la miglior risoluzione possibile. L’ingegnerizzazione priva di tenute delle ottiche in zaffiro per tutte le sonde permette di eliminare qualsiasi screpolatura o recesso per garantire un livello di sterilità massima. Inoltre i modelli ASD12 e ASD19 sono idonei per uso autoclave.
• Le sonde ASD25 sono state ideate per l’utilizzo in fermentatori o bioreattori in impianti pilota o in scala. La sorgente di luce LED ibrida permette di controllare fino a 4 ASD25 con un solo convertitore C4000. Queste sonde estremamente resistenti sono costruite appositamente per applicazioni igieniche nelle biotecnologie e sono  idonee per processi CIP/SIP.
• Sviluppate per reattori in grande scala le sonde modello AS16 offrono al Cliente le stesse caratteristiche di quelle usate nello sviluppo dei processi per l’impianto di produzione. A seconda del punto di installazione, i modelli AS16 sono disponibili con diverse lunghezze di inserzione per avere la massima flessibilità. Sono anche disponibili tutti gli accessori tracciabili NIST per il controllo qualità prima di ogni produzione.

Centrifugazione

• L’alimentazione alla centrifuga presenta spesso una percentuale di solidi variabile. L’efficienza della separazione può essere veramente migliorata installando dei sensori Optek AF16-N o AS16-N per area spettrale NIR a monte del separatore. La portata della carica a quest’ultimo viene quindi ottimizzata dinamicamente in base alla concentrazione della frazione solida. La portata è quindi settata secondo le richieste del sistema aumentando la performance del sistema prevenendo sovraccarichi o intasamenti del separatore.
• L’uscita del separatore (scarico) è il punto di installazione più comune nelle biotecnologie per i fotometri di processo. Monitorare in questo punto può aiutare a massimizzare l’efficienza del sistema. Questo perchè diversi sistemi di controllo sull’uscita sono semplicemente riparametrizzati sulla scorta delle operazioni precedenti, strategia valida ma solo con un carico medio di solidi sempre costante. Un approccio più efficiente è invece il controllo dell’uscita in base alla reale necessità, che è eseguito dai sensori in linea Optek. Usando un torbidimetro Optek per monitorare l’uscita, i cicli di scarico possono essere ridotti in modo significativo.

Ultrafiltrazione

In un tipico processo di Ultrafiltrazione nel campo delle biotecnologie sono suggeriti i seguenti punti di installazione per diversi sensori:

• Permeato: impiegare un sensore optek AF45 UV sulla linea del permeato permette all’Operatore di garantire l’integrità degli elementi filtranti, incrementare la produzione e minimizzare le perdite di prodotto. La rilevazione anche solo di tracce di contaminanti in termini di pochi ppm ed il segnale di rottura filtro in tempo reale permette un processo controllato e contemporaneamente elimina la necessità di raccolta campioni per eseguire le analisi in laboratorio.
• Retentato: un sensore optek AF45 o AF46 è il metodo ideale per monitorare la concentrazione delle proteine durante l’operazione di filtra La sonda è installata nella linea di ritorno del serbatoio di ricircolo. Le letture in tempo reale della concentrazione fino ad alti valori di Densità Ottica OD possono essere misurate e studiate anche nell’andamento senza violare l’integrità del sistema e senza perdere prodotto nel campionamento.
• Conducibilità: i conduttivimetri optek serie CF60 e ACF60 possono essere installati parimenti nella linea del retentato come nel permeato. Questi sensori di conducibilità sono stati accuratamente progettati con sei elettrodi quadripolo. Questa disposizione brevettata dei 4 elettrodi di corrente intorno ai 2 di potenziale porta ad una misura affidabile e precisa in un ampio spettro di conducibilità. Questa disposizione unica nel suo genere minimizza la sensibilità del sensore allo sporcamento e alla polarizzazione. Progettati per l’ultra-sterilità, i sei elettrodi sono annegati semplicemente in PEEK senza utilizzare O-ring o epossidi come da certificazione FDA – USP Class VI.

Cromatografia

Nelle biotecnologie la purificazione dalle proteine solitamente richiede uno o più passaggi nella colonna cromatografica lungo il processo. I fotometri ed i sensori elettrochimici di Optek sono progettati specificatamente per misura e controllo in linea. Essi migliorano la separazione cromatografica offrendo dati coerenti e ripetibili per permettere un’efficace separazione aumentando la resa e migliorandone la qualità.

• Monitoraggio pre-colonna cromatografica:  un conduttivimetro in linea tipo ACF60 che include un sensore di temperature ed il piaccametro PF12 danno in tempo reale la misura della conducibilità, temperature e pH.
• Monitoraggio post-colonna cromatografica:  durante la purificazione sono necessarie a valle della Colonna misure accurate, affidabili e ripetibili per aumentare la resa e la purezza della frazione proteine/DNA. Inserito direttamente nell’uscita della colonna, un sensore optek AF45 a singola lunghezza d’onda o AF46 a doppia lunghezza nel range UV riesce a migliorare l’efficienza del processo di separazione. Questo garantisce la purezza del prodotto minimizzando le analisi manuali a banco.

Perché Optek consiglia sensori a doppio canale?

La lunghezza d’onda principale misura la concentrazione delle proteine per esempio a 280 nm per un pooling ottimale. Usando simultaneamente la seconda lunghezza d’onda a 300 nm, si ottiene un segnale che permette l’analisi anche nei range di concentrazione più alti.

La doppia lunghezza d’onda permette una risoluzione precisa a bassi valori di OD (densità ottica) per iniziare o completare la raccolta della frazione stando sui 280 nm. Nel range superiore la seconda lunghezza d’onda è utilizzata per monitorare l’eluato ai valori di OD superiori.

Analisi eseguite alle lunghezze d’onda 254/280 nm accertano il grado di purezza e la contaminazione dell’acido nucleico (DNA/RNA) con proteine.

Formulazione e Confezionamento

Le fasi di Formulazione e Confezionamento nelle Biotecnologie possono sperimentare dei fuori specifica a causa di molteplici variabili come l’efficienza dei miscelatori, i livelli serbatoi, l’andamento del pH e della temperatura, nonché le analisi in Laboratorio. La sensoristica Optek può aiutare l’Operatore e dal punto di vista della qualità è in grado di offrire un panorama in tempo reale di eventuali incongruenze, di permettere eventuali variazioni in corsa per rispettare le tolleranze o di fermare un lotto di produzione fuori specifica.

L’installazione dei sensori Optek in linea aiuta a migliorare le specifiche di prodotto, conformità ai requisiti e la produttività in senso stretto. Il modello AF16-VB-N di Optek controlla la concentrazione di prodotto delle sospensioni per garantire dei livelli stabili durante il confezionamento finale. I sensori sono installabili direttamente nei serbatoi così come negli stream di ingresso e/o uscita o magari nelle riempitrici per verifica.

Molti Prodotti presentano una torbidità di fondo che è correlata alla concentrazione del prodotto stesso. I torbidimetri Optek hanno un grande range dinamico e misurano accuratamente sia a bassa che ad alta concentrazione.

Diversi Prodotti che sono torbidi già di loro potrebbero essere diluiti per ottenere la concentrazione obbiettivo. La sensoristica in linea di Optek permette il monitoraggio della transizione e il raggiungimento del dosaggio richiesto prima delle riempitrici.

Qualche bioprodotto raccolto nel serbatoio prima di essere mandato al confezionamento potrebbe essere interessato ad un fenomeno chiamato “opalescenza”. Questo è comunemente un effetto non desiderato causato dalla deriva di temperatura. Di suo è semplicemente un difetto estetico che di solito non interferisce con le prestazioni del farmaco ma d’altra parte qualche società potrebbe respingere i lotti di produzione a causa di questa imperfezione non desiderata. I sensori Optek basati sulla luce diffusa o nell’UV sono in grado di controllare l’opalescenza che si genera anche in piccoli volumi. Questo mette in allerta l’Operatore immediatamente, prevenendo perdita di prodotto e garantendone la qualità.

Tecnologie MonoUso

La Cella Monouso (S.U.C. Single Use Cell) è progettata per ottimizzare i processi di separazione, purificazione, concentrazione e formulazione nella cromatografia monouso e nei sistemi di ultrafiltrazione. Nelle applicazioni dove materiali pericolosi come farmaci citotossici o similari possono essere maneggiati, la Cella Monouso Optek offre una protezione supplementare per gli Operatori che sono isolati da questo rischio. Presentando le stesse performance delle celle standard riutilizzabili, ma con un volume di analisi più piccolo, la Cella Monouso è semplice da installarsi ed è completamente compatibile con tutta la sensoristica in assorbanza UV, NIR e VIS di Optek.

In tutti questi ambiti le soluzioni Optek forniscono un altissimo livello di qualità e integrità dei dati al fine di fornire il massimo del livello di igienico, anche secondo gli standard prescritti a livello internazionale dalla certificazione 3 A.

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