|
ما هو المفاعل ذو الاستخدام الواحد؟ المبادئ والأنواع والتطبيقات
مبادئ مفاعلات الاستخدام الواحد
,أنواع المفاعلات الكيميائية
,تطبيقات المفاعلات ذات الاستخدام الواحد
ما هو مفاعل الاستخدام الواحد؟ المبادئ وأنواعها وتطبيقاتها
الإجابة على السؤال الأساسي:ما هو مفاعل الاستخدام الواحد، وكيف يزيل التنظيف والتلوث المتبادل في تصنيع الأدوية الحيوية؟مفاعل للاستخدام الواحد (SUR) هو مفاعل حيوي يستخدم مرة واحدة حيث يتصل سائل العملية بمفاعل تم تعقيمه مسبقًا ،كيس بلاستيكي مرن (عادةً أكسيتات الفينيل الإيثيلين أو فيلم EVA/PE متعدد الطبقات) يتم إشعاعه بواسطة أشعة غاما بجرعة 25 ∼ 50 kGyبعد كل دفعة ، يتم التخلص من مجموعة الأكياس بأكملها واستبدالها ، مما يلغي دورات التنظيف في الموقع (CIP) والبخار في الموقع (SIP) ،تقليل وقت التبديل بنسبة 60~80%، والقضاء على خطر التلوث المتقاطع بين المجموعات أو المنتجات.
1مبادئ تشغيل أساسية للمفاعلات ذات الاستخدام الواحد
·** تعقيم أشعة غاما **يتم إغلاق مجموعة الأكياس القابلة للإستخدام مرة واحدة وتعريضها لجرعة إشعاع غاما من الكوبالت 60 من 2550 كيلوغاي ، لتحقيق مستوى ضمان العقم من 10-6 (احتمال وجود كائن حي واحد).هذا المعقّم مسبقاً، يزيل تصميم النظام المغلق الحاجة إلى التعقيم في الموقع ، مما يقلل من فترة التحول من 24 ساعة (الصلب المقاوم للصدأ) إلى 2-4 ساعات (لاستخدام مرة واحدة).
·**إدارة المواد المستخرجة والمواد التي يتم غسلها**Plastic film materials must demonstrate that extractables (compounds released under exaggerated conditions) and leachables (compounds released under actual process conditions) remain below toxicological thresholds per USP <87> and <88> standardsيقدم موردي الأفلام حزم بيانات E&L شاملة للتقديمات التنظيمية ، بما في ذلك الملفات الشخصية القابلة للاستخراج لمادة التسهيل ومضادات الأكسدة ومساعدات المعالجة.
·** قيود نقل الكتلة وخلطها **المفاعلات ذات الاستخدام الواحد تصل عادة إلى معدلات نقل الأكسجين (kLa) تبلغ 515 h−1 لتصاميم المحركة و 2 8 h−1 لتصاميم الموجة المختلطة ، مقارنة ب 10 30 h−1 لمفاعلات الحيوية الفولاذ المقاوم للصدأ.هذا يحد من الكثافة القصوى للخلايا في عملية التخمير الميكروبي ولكنه كاف لثقافات خلايا الثدييات (خلايا CHO عند 10 ′′30 × 106 خلايا / مل) حيث تكون الطلب على الأكسجين أقل بـ 5 ′′10 ×.
2أنواع رئيسية من مفاعلات الاستخدام الواحد
·**المفاعل الحيوي للاستخدام الواحد (SUB) **تحتوي وعاء الدعم الخارجي الصلب على كيس داخلي مرن مزود بمجموعة محرك متكاملة وبرق.يتم تشغيل الدفة بواسطة ربط مغناطيسي أو ختم عمود ميكانيكي على وعاء الدعمتتراوح الكميات من 50 لتر إلى 2000 لتر، مما يجعل من SUBs التكنولوجيا المهيمنة لثقافة خلايا الثدييات السريرية والتجارية في CDMO.
·**مفاعل بيولوجي مزيج من الموجات للاستخدام الواحد**يتم تركيب الكيس على منصة هزازة تولد حركة تشبه الموجة ، مما يوفر كل من الخلط والتهوية دون محركات داخلية أو شفرات. تتراوح أحجام الكيس من 10 مل إلى 600 لتر.حركة التأرجح اللطيفة تخلق ضغط قشر منخفض (متوسط معدل قشر 50 ٪ 150 s-1)، مثالية لثقافات خلايا الثدييات والحشرات الحساسة للقطع.
·** مفاعل سريري سائل للاستخدام الواحد **يستخدم تدفق السوائل الصعودي لتعليق حبات الحاملات الصغيرة أو الخلايا في عمود كيس للاستخدام الواحد. يوفر مساحة سطحية عالية لتثبيت الخلايا (10,000 × 20,000 م 2 / م 3) مع الحفاظ على قشر منخفض.تستخدم أساساً في إنتاج اللقاحات وتصنيع العلاج بالخلايا بحجم 550 لتر.
أنواع مفاعلات الاستخدام الواحد مصفوفة مقارنة
|
نوع المفاعل |
آلية الخلط |
نطاق الحجم |
التطبيق الرئيسي |
|
خزنة المزج (SUB) |
محرك مغناطيسي / ميكانيكي |
50 ‰ 2000 لتر |
زراعة الخلايا CHO، إنتاج الأجسام المضادة، CDMO |
|
الموجة المختلطة |
حركة المنصة المتحركة |
0.01 ¥ 600 لتر |
خلية الحشرات، قطار البذور، العلاج بالخلايا |
|
السرير السائل |
تدفق السائل الصعودي |
5 ‰ 50 لتر |
إنتاج اللقاحات، زراعة الناقلات الدقيقة |
الأسئلة الشائعة (FAQ)
ما هو أقصى ضغط تشغيل لمفاعل للاستخدام الواحد؟
المفاعلات ذات الاستخدام الواحد محدودة بالقوة الميكانيكية للكيس البلاستيكي وحاوية الدعم. تتراوح ضغوط التشغيل القصوى النموذجية من 0.1 إلى 0.3 بار زيادة الضغط،أقل بكثير من المفاعلات الحيوية من الفولاذ المقاوم للصدأ (26 بار)هذا يحد من استخدامها لثقافات الخلايا منخفضة الضغط وعمليات التخمير الميكروبي.
كيف تكلفة الاستخدام المفرد مقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق الإنتاج؟
المفاعلات ذات الاستخدام الواحد تلغي بنية تحتية CIP/SIP، وتقلل من استهلاك المياه والطاقة بنسبة 60٪ إلى 80٪، وتلغي خطر التلوث المتبادل.000 لكل دفعة) وتتراكم تكاليف التخلص من النفاياتنقطة التعادل عادة ما تكون في حجم دفعة 2000 لتر لثقافات خلايا الثدييات ؛ فوق هذا ، يصبح الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر اقتصادية على مدار دورة حياة المعدات.
ما هي المواد المخرجة و التي يمكن تسريبها ولماذا هي مهمة؟
المخرجات هي المركبات الكيميائية التي يتم إطلاقها من الكيس البلاستيكي في ظل ظروف مبالغ فيها (درجة حرارة عالية ، محلولات قوية)في حين أن السوائل هي المركبات التي يتم إطلاقها في ظل ظروف عملية فعليةيجب تحديد كل منهما حسب معايير USP <87> (الفعالية) و <88> (السمية الجهازية) لضمان عدم وجود سمية أو مُتحَوّلة للأصابةأو المركبات المناعية تدخل المنتج الدوائي بمستويات تتجاوز عتبة التقييم التحليلي (AET).
هل يمكن استخدام المفاعلات ذات الاستخدام الواحد للتخمير الميكروبي؟
محدودة. تطلبات الثقافات الميكروبيّة للأكسجين أعلى بمقدار 5 × 20 من خلايا الثدييات بسبب كثافة الخلايا العالية (حتى 100 غرام / لتر من الوزن الجاف).kLa من أنظمة الاستخدام المفرد (515 h−1) عادة ما تكون غير كافية للتخمير الميكروبي عالي الكثافة، على الرغم من أن بعض البائعين يقدمون سوبات عالية الطاقة مع تحسين نقل الأكسجين لتطبيقات ميكروبية محدودة تصل إلى 50 ٪ 200 لتر.
