เครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียวคืออะไร? หลักการ ประเภท และการใช้งาน

ตอบคำถามหลัก:เครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียวคืออะไร และช่วยขจัดปัญหาการทำความสะอาดและการปนเปื้อนข้ามในกระบวนการผลิตชีวเภสัชภัณฑ์ได้อย่างไร?เครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียว (SUR) คือเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบใช้แล้วทิ้ง ซึ่งของเหลวในกระบวนการสัมผัสกับถุงพลาสติกที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วและมีความยืดหยุ่น (โดยทั่วไปคือเอทิลีนไวนิลอะซิเตต หรือฟิล์ม EVA/PE หลายชั้น) ซึ่งผ่านการฉายรังสีแกมมาในปริมาณ 25–50 kGy เพื่อให้มั่นใจในระดับการรับประกันความปลอดเชื้อ (SAL) ที่ 10⁻⁶ หลังจากแต่ละชุดการผลิต ถุงทั้งหมดจะถูกทิ้งและเปลี่ยนใหม่ ทำให้ไม่ต้องมีการทำความสะอาดในสถานที่ (CIP) และการฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำในสถานที่ (SIP) ลดเวลาการเปลี่ยนถ่ายลง 60–80% และขจัดความเสี่ยงของการปนเปื้อนข้ามระหว่างชุดการผลิตหรือผลิตภัณฑ์

1. หลักการทำงานหลักของเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียว

ใช้การไหลของของเหลวขึ้นเพื่อแขวนลอยเม็ดไมโครแคร์ริเออร์หรือเซลล์ในคอลัมน์ถุงแบบใช้ครั้งเดียว ให้พื้นที่ผิวสูงสำหรับการยึดเกาะของเซลล์ (10,000–20,000 ตร.ม./ลบ.ม.) ในขณะที่ยังคงรักษาแรงเฉือนต่ำ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตวัคซีนและการผลิตเซลล์บำบัดในปริมาณ 5–50 ลิตร**การฆ่าเชื้อด้วยรังสีแกมมา**ชุดถุงแบบใช้แล้วทิ้งจะถูกปิดผนึกและฉายรังสีแกมมาโคบอลต์-60 ในปริมาณ 25–50 kGy เพื่อให้ได้ระดับการรับประกันความปลอดเชื้อ 10⁻⁶ (ความน่าจะเป็นของสิ่งมีชีวิตที่รอดชีวิตเพียงหนึ่งเดียว) การออกแบบระบบปิดที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วนี้ช่วยขจัดความจำเป็นในการฆ่าเชื้อในสถานที่ ลดเวลาการหมุนเวียนของชุดการผลิตจาก 24 ชั่วโมง (สแตนเลส) เป็น 2–4 ชั่วโมง (แบบใช้ครั้งเดียว)

ใช้การไหลของของเหลวขึ้นเพื่อแขวนลอยเม็ดไมโครแคร์ริเออร์หรือเซลล์ในคอลัมน์ถุงแบบใช้ครั้งเดียว ให้พื้นที่ผิวสูงสำหรับการยึดเกาะของเซลล์ (10,000–20,000 ตร.ม./ลบ.ม.) ในขณะที่ยังคงรักษาแรงเฉือนต่ำ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตวัคซีนและการผลิตเซลล์บำบัดในปริมาณ 5–50 ลิตร**การจัดการสารสกัดและสารที่หลุดออกมา**วัสดุฟิล์มพลาสติกต้องแสดงให้เห็นว่าสารสกัด (สารประกอบที่ปล่อยออกมาภายใต้สภาวะที่รุนแรงเกินจริง) และสารที่หลุดออกมา (สารประกอบที่ปล่อยออกมาภายใต้สภาวะกระบวนการจริง) ยังคงต่ำกว่าเกณฑ์พิษวิทยาตามมาตรฐาน USP และมาตรฐานอื่นๆ ซัพพลายเออร์ฟิล์มจะจัดเตรียมชุดข้อมูล E&L ที่ครอบคลุมสำหรับการยื่นขออนุมัติ ซึ่งรวมถึงโปรไฟล์สารสกัดสำหรับพลาสติไซเซอร์ สารต้านอนุมูลอิสระ และสารช่วยในการผลิต<87>· <88>**ข้อจำกัดในการถ่ายเทมวลและการผสม**

ใช้การไหลของของเหลวขึ้นเพื่อแขวนลอยเม็ดไมโครแคร์ริเออร์หรือเซลล์ในคอลัมน์ถุงแบบใช้ครั้งเดียว ให้พื้นที่ผิวสูงสำหรับการยึดเกาะของเซลล์ (10,000–20,000 ตร.ม./ลบ.ม.) ในขณะที่ยังคงรักษาแรงเฉือนต่ำ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตวัคซีนและการผลิตเซลล์บำบัดในปริมาณ 5–50 ลิตร2. ประเภทหลักของเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียว· 

**เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบถังผสมแบบใช้ครั้งเดียว (SUB)**

ใช้การไหลของของเหลวขึ้นเพื่อแขวนลอยเม็ดไมโครแคร์ริเออร์หรือเซลล์ในคอลัมน์ถุงแบบใช้ครั้งเดียว ให้พื้นที่ผิวสูงสำหรับการยึดเกาะของเซลล์ (10,000–20,000 ตร.ม./ลบ.ม.) ในขณะที่ยังคงรักษาแรงเฉือนต่ำ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตวัคซีนและการผลิตเซลล์บำบัดในปริมาณ 5–50 ลิตร· **เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบกวนด้วยคลื่นแบบใช้ครั้งเดียว**

ใช้การไหลของของเหลวขึ้นเพื่อแขวนลอยเม็ดไมโครแคร์ริเออร์หรือเซลล์ในคอลัมน์ถุงแบบใช้ครั้งเดียว ให้พื้นที่ผิวสูงสำหรับการยึดเกาะของเซลล์ (10,000–20,000 ตร.ม./ลบ.ม.) ในขณะที่ยังคงรักษาแรงเฉือนต่ำ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตวัคซีนและการผลิตเซลล์บำบัดในปริมาณ 5–50 ลิตร· **เครื่องปฏิกรณ์แบบฟลูอิดไดซ์เบดแบบใช้ครั้งเดียว**

ใช้การไหลของของเหลวขึ้นเพื่อแขวนลอยเม็ดไมโครแคร์ริเออร์หรือเซลล์ในคอลัมน์ถุงแบบใช้ครั้งเดียว ให้พื้นที่ผิวสูงสำหรับการยึดเกาะของเซลล์ (10,000–20,000 ตร.ม./ลบ.ม.) ในขณะที่ยังคงรักษาแรงเฉือนต่ำ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการผลิตวัคซีนและการผลิตเซลล์บำบัดในปริมาณ 5–50 ลิตรตารางเปรียบเทียบประเภทเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียวประเภทเครื่องปฏิกรณ์

กลไกการผสม

เครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียวมีข้อจำกัดด้านความแข็งแรงเชิงกลของถุงพลาสติกและภาชนะรองรับ แรงดันใช้งานสูงสุดทั่วไปอยู่ในช่วง 0.1 ถึง 0.3 บาร์ แรงดันเกิน ซึ่งต่ำกว่าเครื่องปฏิกรณ์สแตนเลส (2–6 บาร์) อย่างมาก สิ่งนี้จำกัดการใช้งานในกระบวนการเพาะเลี้ยงเซลล์แรงดันต่ำและการหมักจุลินทรีย์

ต้นทุนของแบบใช้ครั้งเดียวเปรียบเทียบกับสแตนเลสที่ขนาดการผลิตอย่างไร?

เครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียวช่วยขจัดโครงสร้างพื้นฐาน CIP/SIP ลดการใช้น้ำและพลังงานลง 60–80% และขจัดความเสี่ยงการปนเปื้อนข้าม อย่างไรก็ตาม ต้นทุนถุง (500–5,000 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อชุด) และต้นทุนการกำจัดของเสียจะสะสม จุดคุ้มทุนโดยทั่วไปอยู่ที่ขนาดชุดการผลิต 2,000 ลิตร สำหรับการเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม หากเกินกว่านี้ สแตนเลสจะประหยัดกว่าตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

สารสกัดและสารที่หลุดออกมาคืออะไร และทำไมจึงสำคัญ?

สารสกัดคือสารประกอบทางเคมีที่ปล่อยออกมาจากถุงพลาสติกภายใต้สภาวะที่รุนแรงเกินจริง (อุณหภูมิสูง ตัวทำละลายเข้มข้น) ในขณะที่สารที่หลุดออกมาคือสารประกอบที่ปล่อยออกมาภายใต้สภาวะกระบวนการจริง ทั้งสองอย่างต้องถูกวัดปริมาณตามมาตรฐาน USP (ปฏิกิริยา) และมาตรฐานอื่นๆ (ความเป็นพิษต่อระบบ) เพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีสารพิษ สารก่อมะเร็ง หรือสารก่อภูมิคุ้มกันเข้าสู่ผลิตภัณฑ์ยาในระดับที่เกินเกณฑ์การประเมินเชิงวิเคราะห์ (AET)

สามารถใช้เครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ครั้งเดียวสำหรับการหมักจุลินทรีย์ได้หรือไม่?

จำกัด. การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์มีความต้องการออกซิเจนสูงกว่าเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม 5–20 เท่า เนื่องจากมีความหนาแน่นของเซลล์สูงกว่า (สูงถึง 100 กรัม/ลิตร น้ำหนักแห้ง) ค่า kLa ของระบบแบบใช้ครั้งเดียว (5–15 h⁻¹) โดยทั่วไปไม่เพียงพอสำหรับการหมักจุลินทรีย์ความหนาแน่นสูง แม้ว่าผู้จำหน่ายบางรายจะเสนอ SUB กำลังสูงพร้อมการถ่ายเทออกซิเจนที่เพิ่มขึ้นสำหรับการใช้งานจุลินทรีย์ที่จำกัดถึง 50–200 ลิตร<87><88>