История
История
Содержание статьи:
Эта публикация – третья часть вебинара «Биотехнология: очистка фармацевтических субстанций», состоявшегося 8 декабря 2021 г. в рамках проекта «Онлайн-лекторий Диаэм».
Специалист компании «Диаэм» Артём Шубников представил краткий обзор новейшей хроматографической системы HyPeak от Thermo FS.
Хроматография – это метод разделения смесей веществ, основанный на различиях в скоростях их перемещения в системе не смешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз. На рисунке схематически представлен принцип метода: с потоком подвижной фазы проба движется по колонке, разделяется в ней и далее выводится на детектор.
Хроматография бывает жидкостная и газовая.
Метод ВЭЖХ (высокоэффективной жидкостной хроматографии) – это один из самых эффективных методов анализа и разделения сложных смесей. Принцип жидкостной хроматографии состоит в разделении компонентов смеси, основанном на различии в равновесном распределении их между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых неподвижна, а другая – подвижна. Этот метод позволяет разделять сложные смеси веществ быстро и полно.(Рис. 1)
Газовая хроматография – это физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами: в данном случае подвижной фазой служит газ-носитель (гелий или азот), неподвижной – твердый сорбент, нанесенный на стенки колонки.(Рис. 2)
Промышленная жидкостная хроматография широко применяется в технологических процессах на этапах разделения и очистки смесей веществ, в том числе для очистки биомолекул в производстве фармацевтических препаратов.
Основной элемент жидкостного хроматографа – колонка, которая обеспечивает разделение смесей веществ и очистку целевого продукта. В конструкционном плане она представляет собой трубку или полый цилиндр из металла, стекла или пластика, который заполнен сорбентом. Внутренний диаметр этой трубки (цилиндра) может варьироваться от 1 мм до 1 м и более.
Справа на слайде представлены колонки для аналитической хроматографии, слева – для промышленной.
В промышленной хроматографии важную роль играет выбор сорбента. Классические сорбенты производятся на основе природного материала – агарозы – и наряду с преимуществами (высокая пористость, а значит – большая площадь поверхности) имеют ряд минусов, главный из которых в том, что он сжимается при сильном потоке, потому пользователь ограничен скоростью потока.(Рис. 3)
Поскольку обычно нужно иметь максимально высокую скорость потока, предполагается использование сорбентов POROS от ThermoFS, о которых рассказано в предыдущей (второй) части вебинара. Напомним, эти новые сорбенты имеют высокую прочность и позволяют работать на больших скоростях без падения специфичности. К тому же они проявляют высокую химическую стойкость и могут использоваться в диапазоне кислотности от 1 до 14.(Рис. 4)
Это оборудование по состоянию на момент доклада действительно можно считать абсолютно новым: в начале IV квартала 2021 г. состоялась глобальная его презентация, после чего начался процесс формирования портфеля документов к ней, брошюр и описания, а отгрузка запланирована спустя один квартал или чуть более того. Так что сами специалисты российского подразделения ThermoFS находятся в процессе изучения системы, но готовы к взаимодействию с теми, кого заинтересует это предложение, и уже готовы предоставить детальную информацию.
Система HyPeak разработана для масштабирования процессов очистки фармсубстанций с соблюдением норм GMP.
Все ее компоненты, которые находятся в контакте с субстанциями и реактивами – трубки, датчики и насосы – являются одноразовыми, что исключает возможность какой-либо контаминации проб. Это полностью соответствует всем нормам GMP. Кроме того, использование одноразовых компонентов позволяет экономить время на разработке и валидации методики очистки системы.
Так выглядят компоненты системы.
На рисунке 3 представлена система одноразовых трубок, доступных с разными внутренними диаметрами – от ¼ до 3/4 дюйма.
Рисунок 4 представляет одноразовую емкость с системой клапанов, через которую проходит проба.
На рисунке 5 представлены насосы. Максимально возможное количество насосов в системе HyPeak – 3, но для решения некоторых задач достаточно двух или даже одного насоса.
Три насоса дают полную возможность использования градиента в процессе хроматографии и также так называемого inline (online) dilution – встроенного разбавления. Эта дополнительная возможность для хроматографических систем объединяет несколько технологических потоков для разбавления либо смешивания раствора (буфера) в месте использования. Технологические растворы смешивают с водой до получения нужной концентрации. Встроенные системы разбавления помогают увеличить эффективность и гибкость процесса, но требуют особой конструкции. Система смены буфера или его концентрации непосредственно в процессе хроматографии присутствует и в хроматографах, производимых конкурентами, но здесь она применена с такими конструктивными особенностями – и это одно из преимуществ HyPeak.
На рисунках 6 и 7 изображены датчики: стоящий до колонки, в котором находится система сенсоров для определения температуры, скорости потока, давления и электропроводности, и стоящий после колонки – на нем есть все те же сенсоры, но дополнительно установлен УФ датчик с одной из двух длин волн на выбор – 280 нм либо 254 нм.
На рисунке 8 представлена тоже уникальная разработка ThermoFS – это ловушка для пузырей, которая позволяет исключить завоздушивание системы.
Обратите внимание на красный клапан в местах соединений.
Это инновационная система соединений компонентов Thermo Scientific BioTitan Retention Device системы HyPeak.
ThermoFS разработал собственный материал для замены трубных пластиковых стяжек, которые фиксируют разные соединения в трубных сборках. Этот материал имеет чрезвычайно низкий коэффициент теплового расширения и показывает гораздо более широкий температурный диапазон работы. Это значит, что можно существенно расширить диапазон рабочих температур и использовать систему даже в холодных помещениях без риска подтекания растворителей (элюентов). И это еще одно преимущество HyPeak в сравнении с конкурентами.
Все компоненты системы прошли тестирование на устойчивость к основным типам реактивов, используемых в фармацевтической отрасли.
На слайде показаны результаты испытаний системы с разными растворителями (элюентами): растворами фосфата натрия, гидрохлорида гуанидина, хлорида натрия, мочевины, гидроксида натрия в разных концентрациях, полисорбита 80, а также этанола, ацетона и уксусной кислоты. Указано время воздействия в ходе эксперимента и время по стандартам GMP.
Это важный вопрос, к которому проявляют интерес пользователи. В России использованные одноразовые компоненты утилизируют специализированные компании, которые организуют сбор таких отходов и располагают возможностями для надлежащей их утилизации.
Так как большинство пользователей продукции ThermoFS работает на одноразовых технологиях, а потому у них образуется немалый объем пластиковых отходов, эту проблему там обычно уже решили, отладив взаимодействие с такими специализированными компаниями. И пластиковые одноразовые сборки для хроматографов – это меньшее по объему из всего, что используется на биопроизводствах, где также есть и мешки для культивирования, и трубные сборки для передачи, и мешки для хранения субстанций и полупродуктов. Насколько известно сотрудникам ThermoFS, специализированные компании все это забирают и утилизируют.
Различные рабочие параметры и показатели приведены на следующих слайдах.
Следует отдельно отметить cофт, используемый с системой HyPeak. Программное обеспечение TruChrom можно интегрировать в систему автоматизации Delta V и использовать совместно с оборудованием других производителей (и не только с хроматографами), если оно уже установлено на промышленной площадке. Все оборудование можно объединить в единую автоматизированную систему и управлять одним софтом TruChrom с одной или нескольких рабочих станций.
Это все тоже предусмотрено нормами GMP – и Delta V, и TruChrom полностью им соответствуют, в том числе стандартам по хранению и систематизации данных о технологическом процессе. Это тоже можно назвать преимуществом системы.
Видеоролик на сайте производителя подчеркивает такие преимущества системы HyPeak как эргономичная призматическая форма, способность к масштабированию и широчайший диапазон потоков.(Рис. 5)
Наверно, если HyPeak можно сравнить с продукцией каких-либо основных конкурентов, у которые тоже есть системы на одноразовых трубках, то сравнить стоит с системой хроматографии в жидкой фазе ÄKTA Ready от GeneralElectric, точнее, от Cytiva, как теперь называется компания.
Основная разница между HyPeak и ÄKTA Ready в том, что у последней есть две разные по производительности системы. Потоки до 500 л в час обеспечивает ÄKTA Ready, а если нужен больший поток – до 2...3,5 тыс. литров вчас, то потребуется система ÄKTA Ready XL.
Что в данном случае предлагает ThermoFS? В разделе о компонентах на рисунке отображены два артикула на трубки, но вообще четыре: это 4 разных диаметра трубок, которые обеспечивают разные потоки и разную производительность системы. Таким образом эта система закрывает потребность от 1 литра до 2 тыс. литров в час! А значит, одна система HyPeak со своим диапазоном производительности сопоставима с двумя системами от ÄKTA.
Следует использовать приведенные артикулы для заказа оборудования:(Рис. 6)
F100-3500-000 – одноразовая хроматографическая система HyPeak;
F100-3600-001 – стерильный набор для одноразовой перекачки жидкости (трубки, насосы, датчики) для промышленного хроматографа HyPeak, ThermoFS – диаметр 1/4 дюйма;
F100-3600-004 – стерильный набор для одноразовой перекачки жидкости (трубки, насосы, датчики) для промышленного хроматографа HyPeak, ThermoFS – диаметр 3/4 дюйма.
Ссылка на сайт производителя: www.thermofisher.com/order/catalog/product/F100-3500-000?SID=srch-srp-F100-3500-000.
(Сейчас эта система размещена там под названием «Одноразовая хроматографическая система DynaChrom™»)
Подробнее с характеристиками системы и информацией о ее комплектующих можно ознакомиться на сайте или задать вопросы специалистам, которые предоставят более детальную техническую спецификацию на систему и помогут определиться с тем, подходит ли это оборудование под задачи клиента.
Ссылки на остальные части вебинара:
Новость о вебинаре «Биотехнология: очистка фармацевтических субстанций»
С помощью личного кабинета Вы сможете:
Сравнение
