生化行业应用及其解决方案

生化行业应用及其解决方案中国，20061制药工业*API=ActivePharmaceuticalIngredient生产成药销售机构研究开发生物技术化学合成生物萃取直接从生物中抽提如植物，血浆等化学合成领域

API*生产生物领域

API*生产生产活性医药中间体(API)2通过在线检测可以帮助您…提高产出率优化生长环境节约生产成本加快新药上市速度获得认证梅特勒-托利多与制药工业3

应用培养基和缓冲液制备水制备/CIP系统种子罐发酵罐过滤,离心色层分离环境和过程要求pH,DO,CO2,电导率,浊度高温消毒&卫生型设计FDA,USP…要求发酵周期较长类型根据来源分类

细菌/动物细胞/酵母/真菌

转基因动物/昆虫细胞/血液生物制药简介4细菌动物细胞酵母真菌转基因动物血液制品发酵领域5来源典型最终产物大肠杆菌重组激素干扰素胰导素抗肿瘤或坏疽因子典型上游工程反应釜发酵半连续或全连续发酵模式典型下游工程特殊蛋白分离离心/过滤超滤色层分离离子交换主要生产厂家Sanofi-AventisRocheNovartisSchering-PloughLilly微生物发酵技术6来源典型最终产物CHO细胞动物细胞(CHO,BHK)单克隆抗体重组激素生长因子典型上游工程菌种制备及小试种子罐培养及中试大罐发酵生产–

数周典型下游工程离心/过滤超率色层分离主要生产厂家BoehringerIngelheimWyethSeronoGenentechAmgen动物细胞培养7来源典型最终产物S.cerevisiae酵母药用蛋白重组生产胰岛素(Novolog)疫苗(rHBsAg)水蛭素典型上游工程反应釜发酵典型下游工程离心过滤色层分离主要生产厂家NovoNordiskMerckGSKSanofi-Aventis酵母发酵8来源典型最终产物AspergillusnigerAspergillusterreus降胆固醇类药典型上游工程反应釜发酵

最长周期10天典型下游工程

离心

过滤

色层分离主要生产厂家MerckSchering-Plough真菌培养9来源典型最终产物转基因动物(绵羊，山羊)

转基因植物羊胎素(山羊)生长激素(兔子)典型上游工程兽奶采集活体采集典型的下游工程酸化防水交感色层分离免疫亲和色层分离主要生产厂家GTCBiotherapeuticsPPLTherapeuticsCentocor转基因动物或植物10来源典型最终产物蚕蚕病毒/细胞Autographacalifornia病毒粘虫病毒细胞兽用疫苗典型上游工程昆虫培养活体细胞培养典型下游工程酸抽提中和净化色层分离凝胶过滤主要生产厂家BayerVirbacIntervet昆虫细胞培养11来源典型最终产物动物或人类血液(捐赠)免疫球蛋白血清蛋白典型上游工程血浆/血清分离典型下游工程在低温条件下利用酒精分离主要生产厂家BayerBaxterCSLOctapharma血液制品12Example:traditionalmammaliancellGMPprocess测量参数水制备CIP

系统培养基制备.发酵罐种子罐色层分离y

过虑

超滤过虑离心结晶缓冲罐制备水制备CIP系统培养基制备种子罐生产发酵罐缓冲液制备过虑色层分离上游工程下游工程制备过程浊度pHpHpH电导率电导率浊度电导率pH浊度浊度DODODOpH浊度CO2pH13过程步骤发酵补料制备高温灭菌等因素会让发酵液的成份变得复杂为什么要测量pH?pH

直接影响到微生物的生长良好的pH控制可以减少培养基酸碱中和所需补料的投入量发酵罐内加入酸/碱的量培养基制备过程中的pH控制auxupdown14pH电极护套变送器InPro3253InFit761-25BTpH2100EM700梅特勒-托利多解决方案auxupdown15应用

发酵过程中的pH控制发酵过程中的溶氧控制典型条件&要求小到中型发酵罐高温消毒FDA认证罐批过程

INGOLD解决方案可高温消毒的pH和溶氧电极卫生型设计的电极和护套顶插或斜插一台变送器可同时测量pH和溶氧种子放大罐16过程步骤在培养基内接种，进行放大培养为什么要测量pH?正确的pH可以为细胞生长提供最优化的环境不正确的pH值可影响细胞的新陈代谢为什么要测量溶氧?好氧微生物的新陈代谢需要氧气正确的pH和溶氧控制可提高微生物生长密度和产率长颈瓶内放大小罐种子放大罐中的pH和溶氧控制auxupdown17pH电极护套变送器InPro3253InFit761-25BTpH2100eM700溶氧电极InPro6800DO4100e或INGOLD解决方案auxupdown18应用发酵过程中的pH控制发酵过程中的溶氧控制发酵过程中的CO2控制发酵过程中的浊度控制典型条件&要求

大中型发酵罐

原位消毒

不同种的发酵方式FDA要求

有些种类的发酵周期长

INGOLD解决方案

可高温消毒的传感器

固定或伸缩型护套

卫生型设计

带21CFRPart11协议的变送器发酵生产中的应用auxupdown19批次模式的典型过程密闭系统培养基组分，生物量，代谢物的浓度不断发生变化在发酵期间，除了通氧，消泡剂，及加入酸和碱调整pH外，不加如任何物质生长速率可以用浊度来监控通过CO2

的检测可控制毒素的水平批次发酵酸碱pHDOTRBCO2空气auxupdown20批次添加模式典型过程在发酵过程中添加营养物质在发酵初期只加入少量的营养物质此类发酵模式与批次模式比较可获得较高的细胞密度和产率酸碱pHDOTRBCO2空气营养物半连续模式►批次添加模式auxupdown21恒化器的典型过程敞开系统连续加入经灭菌后的营养物质，同时移去相应量的产物在平衡状态下，通过调节培养基的浓度来控制细胞的生长酸碱pHDOTRBCO2空气灭菌后的培养基连续产物恒化器►连续模式auxupdown22浊度控制法的典型过程敞开系统连续加入经灭菌后的营养物质，同时移去相应量的产物在平衡状态下，通过浊度测量菌体浓度使细胞生长处于稳定状态通过浊度信号来调节加入的营养物的量酸碱pHDOTRBCO2空气灭菌后的培养基连续产物连续模式►浊度控制法auxupdown23过程步骤

微生物生长过程中产生有价值的产物为什么要控制pH?

pH影响酶的活性pH

影响微生物的特性和新陈代谢其它过程参数

酸的形成控制功能

加入酸或碱

加入营养物(恒化器模式)最佳生长状态–

高的产率-减少酸/碱加入量pH最大生长速率5678细菌动物细胞典型pH值:细菌 pH7.0–7.2酵母pH5.0

动物细胞pH7.2–7.4发酵生产过程中的pH控制auxupdown24不同种类的pH电极凝胶电解质电极液体电解质电极传统型低维护型最高的精度传统型，并可添加不同种类的电解液很长的寿命广泛的应用预加压凝胶电解质保持测量时隔膜的畅通维护量低，使用寿命长可高温消毒及灭菌预加压液体电解质电极低维护，高性能型预加压KCL电解液电极卫生型设计证书维护量低，使用寿命长可高温消毒或灭菌生物适应性证书专利的液接部位设计适用于发酵工业的pH电极

25可正对不同的使用等级来设置菜单组结构，每个等级可独立进行编程设置电子识别标志对每个使用者进行身份确认将校正和调整的操作记录在不可更改的日志文件中采用了求和校验的数据记录方式，避免人为干预支持

FDACFR21Part11的变送器26

过程步骤

微生物生长过程中产生有价值的产物最优化的生长环境–

减少空气压缩机的能耗

–

提高产率为什么要进行溶氧控制

?为微生物呼吸提供足够的氧气其它过程参数氧传送速率控制功能改变空气流量改变搅拌速度改变气体组份改变压力大肠杆菌生长与溶氧关系DO控制auxupdown27DO传感器护套变送器InFit761-25BTM700InTrac797eInPro6800DO4100e梅特勒-托利多应用于发酵的溶氧系统auxupdown28快速简单的膜及内电极体更换，节省了时间和成本InPro6800溶氧电极29过程步骤发酵过程微生物生长过程中产生有价值的产物通过浊度的控制使细胞的生长环境达到最优化从而提高产率为什么要进行浊度控制?

获得细胞浓度的连续信息无需通过取样

其他过程参数

细胞密度,生物量,光密度控制功能

在浊度控制发酵模式中调整加入的营养物的量指示发酵终点指示异常情况于光密度测量比较有很好的相关性浊度控制auxupdown30通过优化每罐批的生产提高产量实时的菌体浓度检测可以降低罐次风险通过优化和精确营养物的加入降低成本减少取样分析的成本大罐发酵生产浊度测量的益处AuxUpstreamDownstream在线浊度的检测可以帮助我们。。。降低成本提高质量增加产出31Trb8300与InPro8100或InPro8200传感器CaliCap校准工具浊度加长光缆(如必要)

变送器Trb8300CaliCapInPro8100

(最大至

250g/l)InPro8200/S/Kalrez-FDA(最大至30g/l)应用于生物量检测的浊度系统32过程步骤

发酵过程微生物生长过程中产生有价值的产物为什么要进行CO2

的控制?

检测CO2的浓度提供正确的新陈代谢环境其它过程参数

呼吸熵控制功能

气体组份搅拌速度动物细胞培养基

InPro5000与血气分析仪比较CO2

的控制auxupdown

在最优化的环境内细胞的产能最大33CO2完整的传感器膜套膜CO2

内电极体梅特勒-托利多CO2

测量系统34CO2CO2测量介质电解液HCO3-CO2+H20HCO3-+H+pH变送器pCO2=f(pH)膜电解液中的CO2

浓度改变pH值电极测量原理35研发了解新城代谢过程优化生长条件生物量数据采集中试生物量数据进一步采集反应终止的数据缩短开发周期，加快上市速度生产在长时间的发酵中优化生产提高30%产率及时发现CO2

的反常状态(如细胞死亡率增大.)在中试的基础上改进CO2策略细胞发酵中在线测量CO2

的益处36益处:高产率,有30%的增长降低细胞死亡率动物细胞过程不仅仅….满足菌体细胞正常生长所需的氧量……而且发酵液中二氧化碳的含量不低于临界值CO2

测量是为了…..优化生长环境更好的了解动物细胞寻找适宜的反应终点改进CO2

控制策略及时反应lCO2

浓度异常，防止生长受阻减少由于CO2

浓度过高会抑制菌体细胞生长甚至变异生长的机会从小试到大生产的过程，缩短新品上市时间In-LineCO2

–

小结37产物的分离及纯化TRBTRBpHpHpHTRBTRBTRBTRB下游工程例如:tPA的纯化过程(棉血浆酶原催化剂)通过重组大肠杆菌发酵生产auxupdown38应用离心过滤中浊度的控制缓冲液制备中pH和电导的调整结晶典型条件无菌环境,CIP+SIP洁净车间Ingold解决方案符合卫生型设计的电极满足不同安装方式的护套下游工程应用AuxUpstreamDownstream39过程步骤检测给料、中间和浓缩过程的离心分离为什么要测量浊度?给料:根据负荷控制流量和转速

中间:监测分离状态并启动排污周期

浓缩:控制质量和产率.浊度在下游工程中的应用AuxUpstreamDownstream 提高分离效率，防止产品流失40InPro8400

Trb8300/FW用于离心分离的浊度控制AuxUpstreamDownstream浊度电极变送器41前散色光测量技术Trb8300F/InPro8400前散色光测量技术浊度比率测量技术可以补偿不同色度的麦汁所产生的色差，以及灯源的老化和视窗污垢引起的偏差。42

过程步骤用于套色分离的缓冲液的制备

为什么要测量pH?在套色分离过程中，蛋白质和缩氨酸的纯化pH非常关键离子交换

正确的控制缓冲液的pH可以获得好的重复性并精确的进行蛋白质的分离缓冲液制备中的pH调节auxupdown43

pH电极护套变送器InPro3253InFit761-25BTpH2100EM700缓冲液制备中的pH测量系统auxupdown44过程步骤通过超滤来分离蛋白质和缩氨酸为什么要进行浊度的测量?通过检测样品入口的颗粒物含量及浓度来调节加入的样品量监控整个超滤过程，提高产率密里博的超滤系统超滤过程中的浊度测量auxupdown45变送器8300/FW

传感器InPro8400传感器InPro8400变送器

Trb8300/FW用于超滤的浊度系统46过程步骤晶体的纯化为什么进行浊度控制?控制浊度获得均匀的晶体形状缩短过滤和洗涤周期在结晶过程中进行浊度的控制，可以提高生产效率和产率过滤性差的晶体通过控制后获得的均匀的晶体结晶过程中的浊度控制auxupdown47Trb8300和InPro8100或InPro8200CaliCap校准工具光缆加长线(如有必要) 变送器Trb8300CaliCapInPro8100

(最大至

250g/l)InPro8200/S/Kalrez-FDA(最大至

30g/l)应用于结晶过程的浊度系统48制药工业*API=ActivePharmaceuticalIngredient生产活性医药中间体(API)生产成药销售机构研究开发生物技术化学合成直接从生物中抽提如植物，血浆等化学合成领域

API*生产生物领域

API*生产49应用在冷却容器中用酒精分离蛋白质过程的pH控制典型条件&要求低温高蛋白质含量高酒精含量卫生环境要求CIP/SIPINGOLD解决方案适用于低温检测的pH电极在含蛋白质介质中无隔膜堵塞适用酒精测量符合卫生要求的护套血浆分离AuxUpstreamDownstream50InPro3251