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Tecnologias De Un Solo Uso Que Facilitan La Producción Piloto E Industrial De Líquidos Estériles Biológicos.

Uno de los obstáculos de iniciar la producción de una novedosa molécula biológica, es el costo de la infraestructura requerida para la producción en escalas superiores a 50L. Para esos volúmenes ya no podemos trabajar dentro de una cabina de flujo laminar, de manera que requerimos de un área estéril y toda una maquinaria especializada para producción de mayor volumen.

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Pensamos entonces en contratar la producción con una planta dedicada a este tipo de productos a nivel industrial, pero estas compañías justifican la inclusión de un nuevo proceso siempre y cuando el volumen de producción sea industrial y le garanticemos como clientes una continuidad en la producción, debido a que los procedimientos de limpieza de la maquinaria y el área deben ser validados para que no se afecten los procesos actuales de la planta, de manera que hacer pocos lotes es comercialmente imposible.

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Para atender estas limitaciones MERCK Millipore desarrolló una novedosa tecnología que combina componentes flexibles, sanitarios y seguros con elementos de un solo uso que permite desarrollar lotes de volumen superior a 50L sin necesidad de contar con áreas de alta especificación, sin tener que validar la limpieza, dando flexibilidad a los requerimientos.

Se trata de la tecnología Mobius ® FlexReady solutions. Que ofrece la flexibilidad de construir una línea de producción completa para un solo uso desde preparaciones de buffer o medio hasta ultrafiltración o día-filtración, cubriendo con ello cualquier desafío de producción por único que sea.

Otras ventajas de la tecnología Mobius®

- Flexibilidad (diversos volúmenes con la misma plataforma)
- Menores tiempos de aislamiento, lo que librera rápidamente las áreas para otros procesos
- Liberación de áreas en menor tiempo ya que no es necesario hacer controles de calidad a la limpieza.
- Economía: No se requiere hardware para cada volumen de producción, esto hace que los costos disminuyan y la relación costo beneficio mejore. - No se requiere limpiar, por tanto no hay necesidad de validar la limpieza, logrando un proceso más económico.
- Se elimina el riesgo de contaminación cruzada y con endotoxinas, pues los elementos en contacto con el producto son desechables y certificados.

 

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Esta innovadora plataforma de un solo uso está diseñada para ayudarle a instalar el equipo, configurar la aplicación y validar su proceso fácilmente y muy rápido.

Existen dos plataformas, una completamente automática y flexible y otra semi automática, modular y versátil:

- Cromatografía y filtración tangencial
- Preparación de buffer y medios, clarificación, filtración de virus y filtración tangencial

 

 

La plataforma de cromatografía y filtración tangencial es un sistema modular, escalable que ofrece la mayor flexibilidad para el desarrollo de nuevos procesos que además permite cambiar entre procesos de filtración tangencial y purificación por cromatografía. El sistema completamente automatizado está diseñado para ser ensamblado fácil y rápido con un número limitado de componentes. Un poderoso y robusto software para controlar la operación y líneas de fluido SmartFlexware® le proveen al usuario un nivel de control de los procesos y reproducibilidad requerida en unidades de operación críticas.

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- La plataforma estándar de hardware soporta operación multi unidad, multi producto y multi escala de producción maximizando la productividad de inversiones de alto valor.
- Los ensambles de un solo uso SmartFlexware® son de fácil uso, garantizan la reproducibilidad y eliminan el carry over de lotes anteriores. Los elementos de un solo uso SmartFlexware® pueden ser usados individualmente o como parte del sistema Mobius®. En un proceso puntual es posible incorporar un contenedor plástico con agitador integrado dentro de una línea de producción tradicional.
- La capacidad de completa automatización de los procesos ofrece la facilidad y reproducibilidad necesarias para producir cantidades a escala clínica y pre clínicas de medicamentos de alto valor.
- Se asegura la implementación rápida y desempeño optimizado mediante servicio completo de soporte.
- Soporta todas las resinas para cromatografía y dispositivos de filtración de MERCK Millipore.

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La plataforma de preparación de medios, buffer, clarificación, filtración de virus y filtración tangencial es una solución Mobius ® FlexReady semi automática, flexible, modular y fácil de usar, diseñado para instalación, procesamiento y cambio a otro proceso en forma muy rápida. El diseño modular de caro múltiple que puede ser bloqueado, permite el traslado del sistema de un espacio a otro.

Cada sistema se caracteriza por estar pre ensamblado, incluyendo conjuntos Flexware® pre ensayados que contienen nuestras tecnologías líderes de separación y filtración.

- Rápido ensamble del hardware con instalación fácil de los paquetes Flexware® óptimamente diseñados.
- Caminos de flujo de un solo uso proporcionan máxima adaptabilidad a sus necesidades operacionales cambiantes.
- Solución pre diseñada y optimizada para brindar confianza y tranquilidad.

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APLICACIÓN PRÁCTICA

Un ejemplo de aplicación de la tecnología de un solo uso Mobius® documentado en la literatura (5) es la purificación de anticuerpos monoclonales mediante filtración tangencial (TFF), en este tipo de producción, la aplicación de la TFF es práctica y relativamente rápida, sin embargo el tiempo necesario para la instalación, puesta a punto, lavado y limpieza del sistema de filtración por flujo tangencial hace que en este tipo de procesos, los sistemas de un solo uso Mobius® sean ideales para reducir el tiempo general del proceso.

La introducción de un ensamblaje de un solo uso que integre toda la línea de fluidos con las membranas TFF brinda la oportunidad de minimizar el tiempo de instalación y limpieza, eliminando el riesgo de contaminación cruzada entre proceso y proceso, lo que asegura un muy rápido arranque y cambio de las instalaciones productivas.

Las ventajas de tiempo y costo de los sistemas de un solo uso sobre los sistemas de acero inoxidable están bien documentadas, sin embargo se mantienen algunos cuestionamientos acerca del desempeño de los sistemas de un solo uso comparativamente con los tradicionales. En este ejemplo, la aplicación de la tecnología Mobius® en un proceso de fabricación de anticuerpos monoclonales se demuestra que un sistema pre diseñado para TFF con líneas de fluido de un solo uso puede generar un proceso óptimo en desempeño en términos de rendimiento, calidad y pureza de producto a través de la implementación de un volumen bajo de trabajo, excelente recuperación de producto, mezcla efectiva y remoción eficiente de moléculas pequeñas.

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El sistema Mobius ® FlexReady para TFF combina un sistema de hardware listo para el proceso con ensambles de un solo uso Flexware ™ diseñados para usar un volumen mínimo de trabajo y alta recuperación de proteína a elevadas concentraciones. El sistema está disponible con contenedores de retentado de 10L utilizando cassettes Pellicon ® de hasta 0,5m2 de área de filtración (TF-1) o recipientes de reciclado de retentado de 50L usando cassettes Pellicon de 2,5 m2 de área de filtración (TF-2). Los casetes Pellicon fueron seleccionados por su probada exactitud en escalamiento hacia arriba o hacia abajo en dimensión del proceso.

Para ambos TF-1 y TF-2, las tuberías y diagramas de instrumentos de los ensambles Flexware igualan las líneas de flujo de los sistemas tradicionales de acero inoxidable, con diámetros de tubería y materiales de construcción seleccionados para alcanzar las velocidades de flujo y presiones requeridos para aplicaciones específicas (figura 7). El hardware y las líneas de fluido fueron diseñadas juntas para optimizar el espacio y minimizar la longitud de tuberías y conexiones. Para este ejemplo, el sistema TF-2 fue caracterizado en un rango de condiciones de proceso.

Un sistema TFF optimizado asegurará que todo el producto puede ser recuperado desde el sistema después del procesamiento. Una clave para lograr alto rendimiento es minimizar el volumen del sistema, lo cual incrementa la probabilidad de necesitar de la recirculación de un paso de circulación de buffer para mejorar la recuperación de producto.

Adicionalmente, un sistema con un bajo volumen de trabajo, simplifica la recuperación de producto puesto que una gran proporción del producto final recolectado termina en el tanque de recirculación y se puede recuperar fácilmente por bombeo y una baja proporción del recolectado es distribuido a través de las tuberías del proceso y membranas. Finalmente, un cuidadoso diseño de las líneas de proceso para asegurar que todas ellas tengan una pendiente hacia un punto más bajo de recuperación, incrementan el volumen de recuperación desde este sistema.

El ensayo fue desarrollado en un sistema Mobius™ FlexReady TF-2, con una solución de proteína preparada para el ensayo en concentraciones entre 23 y 275 g/L e iniciando con un volumen de recolección de 2,5 L. Se implementó un procedimiento de recuperación de producto de cuatro pasos que incluye: (1.) El producto es bombeado desde el tanque hasta el punto inferior de recuperación, (2.) Se introduce aire o buffer desde el punto más alto de las tuberías del proceso, para desplazar el producto remanente en las membranas, soporte de las membranas (holder) y línea de alimentación del producto al tanque de recuperación. (3.) Un pequeño émbolo de aire o buffer fue introducido en el punto más alto para empujar cualquier producto remanente desde la línea de retentado a la bolsa de recirculación y (4.) La bomba de alimentación se usa de nuevo para mover cualquier resto remanente de producto desde el tanque y línea de alimentación hacia el vaso de recuperación.

Como se muestra en el gráfico 1, el sistema Mobius® FlexReady TF-2 posibilita una muy alta recuperación de proteína sobre el rango completo de concentraciones de proteína, usando el método de desplazamiento por buffer.

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Adicionalmente, esta alta recuperación es lograda con una mínima dilución de producto (<10%). Indicando un flujo excelente del tapón de buffer a través de las tuberías y las membranas hasta el puerto de recuperación. Resultados similares usando el método de flujo de aire, lo cual rinde 98 -100% de recuperación del producto desde las soluciones a 25 – 275 g/L sin requerir ninguna dilución de la fuente de producto (datos no mostrados)

Mantenimiento de la calidad del producto

Una vía para mantener producto de alta calidad es evitando las interfaces aire líquido que pueden dañar las proteínas y la formación de vórtices, particularmente durante la mezcla en el tanque de recirculación. En los sistemas mobius FlexReady, una bolsa de recirculación que incluye un vortex habilita bajos volúmenes de trabajo sin entrada de aire o formación de vórtice, mientras la inclusión de un mezclador montado en el fondo mejora la mezcla y una placa divisora del retentado inhibe la turbulencia y corta la circulación de la corriente de retentado como este re entra en la bolsa (dato no mostrado). Las interacciones aire producto son posteriormente reducidos a través del retorno de una sub superficie de retentado hacia la bolsa de recirculación y cuidadoso dimensionamiento de la tubería de entrada a la bomba de alimentación para evitar cavitación.

Como se muestra en el gráfico 2, El sistema mobius FlexReady TF-2 puede operar en un amplio rango de volúmenes (0,5 a 40L) a un rango de velocidades de mezcla (100 a 700 RPM) sin generar turbulencia, con volúmenes más grandes es posible trabajar a mayores RPM antes de que se aprecie turbulencia.

 

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Bibliografía

(1) INTI Biotecnología http://www.inti.gob.ar/biotecnologia/
(2) Application Note Cellvento™ CHO-100 Media Mix and Filtration Optimization, using mobius single use mix systems and sterlie filtration, 2014 EMD Millipore Corporation, Billerica, MA USA.
(3) Mobius ® FlexReady solution for virus filtration. Data Sheet. 2009 Millipore Corporation, Billerica, MA, USA.
(4) Mobius ® FlexReady Solution for Buffer and media preparation. Data Sheet. 2009 Millipore Corporation, Billerica, MA, USA.
(5) Goodrich Elizabeth, TFF Optimization with Single Use Systems, Utilization of Disposable fluid flowpath assemblies can deliver optimal performance. GEN Genetic Engineering & Biotechnology News, Dec 01,010 (Vol 30, No. 21)