एकल-उपयोग रिएक्टर क्या है? डिस्पोजेबल प्रौद्योगिकी, लाभ और अनुप्रयोग

एकल उपयोग रिएक्टर क्या है?

मूल प्रश्न का उत्तरःएकल उपयोग रिएक्टर क्या है और पारंपरिक स्टेनलेस स्टील रिएक्टरों की तुलना में बायोप्रोसेसिंग तकनीक के क्या फायदे हैं?एक बार उपयोग के लिए रिएक्टर (एसयूआर) एक बायोप्रोसेसिंग कंटेनर है जिसमें उत्पाद के संपर्क में आने वाले घटक (लचीला फिल्म बैग, हलचल रोलर, सेंसर और ट्यूबिंग) एक बार में इस्तेमाल किए जाते हैं,गामा-इरेडिएटेड (25-50 kGy) पॉलीमर असेंबली एक पुनः प्रयोज्य स्टेनलेस स्टील समर्थन संरचना में स्थापितडिस्पोजेबल बैग यूएसपी क्लास VI-प्रमाणित बहुस्तरीय फिल्मों (आमतौर पर पीई संपर्क परत, ईवीए बाधा,और पीए/ईवीओएच गैस बाधा) जो कि USP <665> और <1031> के अनुसार मान्य हैंएकल-उपयोग वाले रिएक्टरों में साफ-स्थान (सीआईपी) और निष्फल-स्थान (एसआईपी) सत्यापन को समाप्त किया जाता है, संक्रमण का समय 2-3 सप्ताह से घटाकर 4-8 घंटे कर दिया जाता है, क्रॉस-कंटॉमिनेशन के जोखिम को समाप्त किया जाता है।और स्टेनलेस स्टील की सुविधाओं की तुलना में 30-40% तक पूंजीगत व्यय को कम करेंवे सेल थेरेपी (CAR-T), वैक्सीन, नैदानिक परीक्षण और लचीले मल्टी-प्रोडक्ट बायोमॅन्युफैक्चरिंग में मानक हैं, जिनमें सेल घनत्व 20x10 ^ 6 कोशिकाओं / मिलीलीटर तक पहुंचता है।

1एकल उपयोग वाले रिएक्टरों के मुख्य डिजाइन सिद्धांत

एकल उपयोग के रिएक्टरों के डिजाइन में एक बार में इस्तेमाल होने वाली प्रौद्योगिकी के चार सिद्धांत शामिल हैंः

• मल्टीलेयर फिल्म निर्माण और एक्सट्रेक्टेबल्स नियंत्रणउत्पाद-संपर्क परत आमतौर पर अति-कम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन (ULDPE) या रैखिक कम घनत्व वाले PE (LLDPE) होती है, जो रासायनिक निष्क्रियता और कम निष्कर्षण प्रदान करती है।बाधा परत (ईवीए या ईवीओएच) गैस (O2मैकेनिकल ताकत नायलॉन (पीए) या पॉलिएस्टर बाहरी परतों से आती है। कुल फिल्म मोटाई 200-600 माइक्रोन है।एक्सट्रैक्टेबल्स को USP <665> के अनुसार मॉडल सॉल्वैंट्स (50% इथेनॉल) का उपयोग करके योग्य किया जाता है, 0.1 एम एन ओ एच, डब्लू एफ आई) अतिरंजित परिस्थितियों में, और लीचबल को ICH Q3D तत्व अशुद्धता सीमाओं (Pd < 10 ppm, Cd < 2 ppm, Pb < 5 ppm) के खिलाफ प्रक्रिया परिस्थितियों में मात्रात्मक रूप से मापा जाता है।
• गामा विकिरण नसबंदी और खुराक मानचित्रणएकल उपयोग के इकट्ठे को कोबाल्ट-60 स्रोतों से गामा विकिरण द्वारा 25-50 kGy (स्वास्थ्य उत्पादों के लिए आईएसओ 11137 के अनुसार न्यूनतम 25 kGy) की खुराक पर निष्फल किया जाता है।खुराक मानचित्रण पूरे पैकेज वॉल्यूम में एक समान खुराक वितरण सुनिश्चित करता है, जिसमें खुराक अनुपात (अधिकतम/ मिनट) 1 से कम हो।5गामा नसबंदी से 10^6 का बाँझपन आश्वासन स्तर (SAL) प्राप्त होता है। सामग्री संगतता को मान्य किया जाता है क्योंकि गामा बहुलक श्रृंखला विखंडन या क्रॉसलिंकिंग का कारण बनता है।LLDPE और EVA गामा-स्थिर हैं, जबकि कुछ पीवीसी फॉर्मूलेशन पीले और 50 किलोग्राम से अधिक भंगुर होते हैं।
• एकीकृत एकल उपयोग सेंसर और बंद प्रणाली डिजाइनडिस्पोजेबल पीएच जांच (ऑप्टिकल, फ्लोरोसेंस आधारित), भंग ऑक्सीजन सेंसर (ऑप्टिकल, पूर्व-कैलिब्रेटेड), और तापमान जांच पूर्व-वेल्डेड बंदरगाहों के माध्यम से बैग में एकीकृत होते हैं।बाँझ वेल्डिंग (टीपीई ट्यूबिंग) और एसेप्टिक कनेक्टर्स (स्टीमथ्रू) के साथ बंद प्रणाली डिजाइनउत्पाद हस्तांतरण और नमूनाकरण पूर्व-निरोधक ट्यूबिंग मनिफोल्ड और एक बार उपयोग करने वाले कनेक्टर का उपयोग करते हैं,महत्वपूर्ण क्षेत्र में मानव हस्तक्षेप के बिना आईएसओ 5 (ग्रेड ए) स्थितियों को बनाए रखना.

2एकमुश्त उपयोग के रिएक्टरों के प्रमुख प्रकार और अनुप्रयोग

एकल उपयोग के रिएक्टरों को बायोप्रोसेस अनुप्रयोग और सेल लाइन प्रकार के अनुसार वर्गीकृत किया जाता हैः

• स्तनधारियों की कोशिका संस्कृति के लिए एकल-उपयोग बायोरिएक्टर (एसयूबी)एक बार में इस्तेमाल होने वाले बैग और बाहरी चुंबकीय या यांत्रिक ड्राइव हलचल के साथ हलचल टैंक-एसयूबी (50-2,000 एल काम करने की मात्रा) ।k_La = 5-15 /h) और समुद्री प्रकार (शीयर-संवेदनशील)स्पार्जिंग में ऑक्सीजन हस्तांतरण के लिए माइक्रोस्पार्जर (0.5-2 मिमी बुलबुले) या CO2 स्ट्रिपिंग के लिए ओपन-पाइप का उपयोग किया जाता है।विशिष्ट सीएचओ कोशिका घनत्व 15-20x10^6 कोशिकाएं/एमएल में फीड-बैच या 50-100x10^6 में अल्टरनेटिंग टेंजेनियल फ्लो (एटीएफ) फिल्टरेशन के साथ perfusion है. मोनोक्लोनल एंटीबॉडी, रिकॉम्बिनेंट प्रोटीन और वैक्सीन उत्पादन के लिए प्रयोग किया जाता है.
• एकल-उपयोग वाला रॉक मोशन बायोरिएक्टरएक तकिया के आकार के बैग में सेल सस्पेंशन (10-40 लीटर काम करने की मात्रा) को मिश्रण और ऑक्सीजन देने के लिए एक झूला मंच (6-12 डिग्री, 20-40 पत्थर/मिनट) का उपयोग करता है।तरल तरल तरंग गति न्यूनतम कतरनी के साथ बड़े गैस-तरल इंटरफ़ेस (k_La = 3-8 / h) बनाता है, इसे कतरन-संवेदनशील कोशिका रेखाओं (कीट Sf9, मानव HEK293) और बीज ट्रेन विस्तार के लिए आदर्श बनाता है। स्केल-अप वॉल्यूम वृद्धि के बजाय समानांतर में कई बैग का उपयोग करता है।लेंटीवायरस उत्पादन के लिए प्रयोग किया जाता है, रोगी-विशिष्ट सेल थेरेपी, और प्रारंभिक चरण की प्रक्रिया विकास।
• छोटे अणु एपीआई के लिए एकल-उपयोग रासायनिक रिएक्टरएक बार में इस्तेमाल होने वाले पीईईके या पीटीएफई-अस्तर वाले बैग (5-100 लीटर) जिसमें तापमान नियंत्रण (-20 से 120 डिग्री सेल्सियस) और चुंबकीय युग्मन हलचल है।जीएमपी क्लिनिकल आपूर्ति निर्माण और बहु उत्पाद संश्लेषण के लिए डिज़ाइन किया गया जहां परिवर्तन की गति और क्रॉस संदूषण उन्मूलन प्रति बैच एक बार उपयोग किए जाने वाले घटकों की लागत से अधिक हैUSP <665> निष्कर्षण योग्य पदार्थों के अध्ययन गैर बाँझ एपीआई प्रसंस्करण के लिए ICH Q7 अनुपालन को पूरक करते हैं।

एकल उपयोग बनाम स्टेनलेस स्टील रिएक्टर तुलना मैट्रिक्स

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न (FAQ)

प्रश्न: एकल उपयोग के रिएक्टर बैगों को निष्फल करने के लिए किस गामा विकिरण खुराक का प्रयोग किया जाता है?

उत्तरः एकल उपयोग के रिएक्टर बैग को गामा विकिरण (कोबाल्ट-60) द्वारा आईएसओ 11137 के अनुसार 25 किलोग्राम प्रति घंटा की न्यूनतम खुराक पर निष्फल किया जाता है, जिसमें 25-50 किलोग्राम प्रति घंटा की विशिष्ट खुराक होती है।यह 10^-6 के बाँझपन आश्वासन स्तर (SAL) को प्राप्त करता है।खुराक मानचित्रण पूरे पैक किए गए संयोजन में समान वितरण की पुष्टि करता है, जिसमें खुराक अनुपात (अधिकतम/मिनट) 1 से कम होता है।5पॉलीएथिलीन संपर्क परत और ईवीए बाधा परत गामा-स्थिर हैं,लेकिन सामग्री योग्यता की आवश्यकता है क्योंकि गामा श्रृंखला विभाजन या क्रॉसलिंकिंग का कारण बनता है जो यांत्रिक गुणों और निकालने योग्य प्रोफाइल को प्रभावित कर सकता है.

प्रश्न: एकल उपयोग के रिएक्टर बैगों के लिए निकालने योग्य और लिक करने योग्य पदार्थों के अध्ययन क्या हैं?

A: निकालने योग्य यौगिक ऐसे होते हैं जिन्हें अतिरंजित परिस्थितियों (उच्च तापमान, विस्तारित संपर्क समय, 50% इथेनॉल सहित आक्रामक सॉल्वैंट्स, 0.1 M NaOH) के तहत बैग सामग्री से मजबूर किया जा सकता है,और WFI) USP <665> के अनुसार. Leachables extractables का उपसमूह है जो वास्तव में वास्तविक विनिर्माण परिस्थितियों में प्रक्रिया द्रव में पलायन करते हैं,USP <1031> के अनुसार परिमाणित और ICH Q3D तत्व अशुद्धता सीमाओं के साथ तुलना कीअध्ययनों से यह सिद्ध होना चाहिए कि प्रत्येक तत्व के लिए किसी भी लीक करने योग्य पदार्थ की अनुमति दी गई दैनिक जोखिम (पीडीई) का 30% से अधिक नहीं है।

प्रश्न: एकल उपयोग के रिएक्टर का स्टेनलेस स्टील से तुलना में परिवर्तन का समय कैसा है?

उत्तरः एक बार उपयोग के लिए रिएक्टर को बदलने के लिए 4-8 घंटे की आवश्यकता होती है (बैग हटाना, नया बैग स्थापित करना, सेंसर कैलिब्रेशन और उपयोग से पहले अखंडता परीक्षण) ।स्टेनलेस स्टील के रिएक्टर में बदलाव के लिए सीआईपी (वैधता नमूनाकरण के साथ बहु-चरण रासायनिक सफाई) के लिए 2-3 सप्ताह की आवश्यकता होती है, एसआईपी (जैविक संकेतकों के साथ लगातार 3 भाप नसबंदी चक्र) और बैच रिकॉर्ड दस्तावेज।50-80 गुना तेज़ बदलाव से न्यूनतम अभियान ओवरलैप के साथ बहु-उत्पाद विनिर्माण संभव हो जाता है, जो सीडीएमओ लचीलापन, सेल थेरेपी रोगी-विशिष्ट उत्पादन और नैदानिक परीक्षण सामग्री निर्माण के लिए आवश्यक है।

प्रश्न: एकल उपयोग वाले बायोरिएक्टर किस कोशिका घनत्व को प्राप्त कर सकते हैं?

A: Stirred-tank single-use bioreactors (SUBs) achieve CHO cell densities of 15-20x10^6 cells/mL in fed-batch mode and 50-100x10^6 cells/mL in perfusion mode with alternating tangential flow (ATF) filtrationकम ऑक्सीजन हस्तांतरण (k_La = 3-8 /h बनाम 15-30 /h के लिए हलचल टैंक) के कारण रॉक मोशन बायोरिएक्टर कम घनत्व (5-15x10 ^ 6 कोशिकाओं / एमएल) प्राप्त करते हैं।एकल उपयोग प्रणालियों में सीमित कारक गैस-तरल द्रव्यमान हस्तांतरण है, क्योंकि 0.1 वीवीएम से अधिक स्पार्किंग दरें अत्यधिक फोमिंग और संभावित बैग ओवरप्रेशर का कारण बन सकती हैं, जिसके लिए एंटीफोम रणनीतियों की आवश्यकता होती है।