תעשיות הבריאות, ובמיוחד תעשיית התרופות, תוספי הבריאות ותעשיית הנוטראצטיקה, וכן חוקרים, משתמשים בתהליכי הפרדה וטיהור אדסורפטיביים וכרומטוגרפיים עבור מוצרים שונים, כגון מוצרים מבוססי תסיסה, חלבונים, פפטידים, אנזימים, אנטיביוטיקה, חיסונים, מוצרים טבעיים, סוכרים, נוגדי חמצון, חומרים פעילים סינתטיים ורכיבים נוספים.

תעשיות הבריאות, ובמיוחד תעשיית התרופות, תוספי הבריאות ותעשיית הנוטראצטיקה, וחוקרים עושים שימוש בתהליכי הפרדה וטיהור אדסורפטיביים וכרומטוגרפיים עבור מוצרים שונים כגון מוצרים מבוססי תסיסה, חלבונים, פפטידים, אנזימים, אנטיביוטיקה, חיסונים, מוצרים טבעיים, סוכרים, נוגדי חמצון, חומרים פעילים סינתטיים רבים ורכיבים נוספים.

בעת השימוש במערכות כרומטוגרפיות אלו במהלך פיתוח תהליכים, נתקלים באתגרים רבים. אתגרים אלו כוללים תנודות מופחתות או היעדר תנודות בזרימה, יכולת מערכת המשאבה לשאוב את הנוזל בלחץ/לחץ נגדי נדרש מבלי לפגוע בקצב הזרימה, גזירה נמוכה (במיוחד במקרה של חלבונים, אנזימים, פפטידים וכו'), דיוק בזרימה, נפחים מתים וסקאלביליות מממדים קטנים ועד לממדים גדולים תוך הבחנה בין נהלים תעשייתיים.

אנו לעיתים קרובות מעבדים מוצרים שבריריים, ובמקרים רבים גם יקרים, אשר דורשים טיפול עדין ורגיש. כדי לייצר תרופות, תרכובות ותוספי בריאות דור חדשים, כמו גם מוצרים טבעיים במסגרת נהלי ייצור נאותים (GMP), עלינו לוודא שאנו מייצרים אותם בדיוק כפי שאנו מצפים לספק, ושנוכל לעשות זאת באמינות ובדיוק בכמויות שהעולם דורש.

נהלי ה-GMP כוללים סט מחמיר של כללים ונהלים עבור מעבדות ואתרי הגדלת קנה מידה לייצור תרופות לצורכי חקירה קלינית, אימות וייצור לשוק.

“We must be sure that that we create [products] precisely with what we expect to deliver and that we can do so with reliability and accuracy in the quantities the world requires”.

תקנות רחבות היקף אלו מקיפות את כל היבטי התהליך, החל מהמפרטים האנליטיים הנדרשים לקבלת ניתוח כרומטוגרפי ועד לאופן שבו מתבצעים תהליכי פיילוט וייצור בקנה מידה תעשייתי עם אדסורפציה וכרומטוגרפיה ויחידות תהליך נוספות, תוך התייחסות לאופן שבו הכימיקלים במעבדה מתויגים ומטופלים.

מפרטי הייצור של תרופות, רכיבי בריאות ומוצרי נוטראצטיקה יכולים, ולעיתים אכן משתנים, בין מדינה לאזור. עם זאת, קיימות דרישות סטנדרטיות עבור כרומטוגרפיה מכינה ותהליכית, כולל מגבלה על חומרים שניתן להוציא או להמס, קו בסיס יציב עם גבולות כמותיים לכך, הפחתה או היעדר זליגה בין דגימות, יציבות בלחץ ובזרימה, אספקת זרימה קבועה, ושמירה על שלמות המולקולות וצורת השיא.

במהלך העשור האחרון, תעשיית התרופות בהודו עושה צעדים משמעותיים בתחומים רבים אלה. Sanovaskale מתגברת על מכשולים באמצעות מחקר ופיתוח, הגדלה לקנה מידה פיילוט לצורכי אימות ואז הגדלה לקנה מידה יצרני דרך תכנון טכני, הנדסה, אינטגרציה של מערכות ושיפור, יעילות ייצור וכדאיות כלכלית.

“"מפרטי הייצור של תרופות, רכיבי בריאות ומוצרי נוטראצטיקה יכולים, ולעיתים אכן משתנים, בין מדינה לאזור. עם זאת, קיימות דרישות סטנדרטיות עבור כרומטוגרפיה מכינה ותהליכית."“

זרימה חלקה של נוזלים עם מינימום תנודות היא קריטית להגדלת היעילות, הדיוק והעקביות בייצור בתהליכי כרומטוגרפיה מכינה ותהליכית, כמו גם בכרומטוגרפיה נוזלית ביצועים גבוהים (HPLC) עבור תהליכי ייצור בתעשיית התרופות ובתעשיות בריאות אחרות.

זרימת נוזלים עם תנודות הוכחה כגורמת לבעיות רבות, כולל ירידה ביעילות ההפרדה, הפרעת צורת השיא, הפרעת פרופיל השיא שמובילה לנפח נוסף בזמן האלוציה, שינויים בלחץ ודיוק זיהוי ירוד.

הצורך במשאבות עם תנודות נמוכות מאוד עבור כרומטוגרפיה תהליכית ומערכות pre-HPLC הפך להיות קריטי עבור תעשיית התרופות וגם עבור יישומים בתעשיות קשורות, שבהן החקיקה לגבי הרכב כימי, שיחזור ודיוק היא מחמירה מאוד.

לדוגמה, במקרה אחד, מדדנו פתרון עם 50%v/v ו-80%v/v איזופרופנול במים כפתרון, חומר דליק, עם הזרמת חומצה כלורית מימית (5%w/v) והידרוקסיד נתרן (6%w/v) בקצב זרימה הנע בין 30 LPH ל-7.5 m³/h בלחץ בטווח של 4 עד 30 בר.³/h flow at a pressure in the range of 4 to 30 bar.

דרשנו פתרון משאבה זורם וחלק, בעל דיוק גבוה, תחזוקה נמוכה עם שטח מינימלי, שאינו דורש דמפנים לתנודות. בנוסף, רוב החיישנים המשמשים במערכות כרומטוגרפיה נוזלית רגישים לזרימה וללחץ של המערכת. כתוצאה מכך, זרימה עם תנודות תוביל לסיגנל חיישן/גלאי לא עקבי ולבסיס קו לא יציב, מה שישפיע באופן משמעותי על פרופיל האלוציה, הנפחים והכימות.

זה יכול להיות בעייתי במיוחד כאשר מחפשים שיאים קטנים, כגון זיהומים ידועים, צעדי ריכוז והפרדה כרומטוגרפיים. בסיס קו יציב/סיגנל מחיישנים וגלאים ללא שיאים הוא חלק שגרתי מהמפרטים הנדרשים עבור כרומטוגרמת תהליך וכרומטוגרמת prep-HPLC כדי לעמוד בדרישות GMP.

בכרומטוגרפיה בעמודות, שינויים פתאומיים בזרימה יכולים להשפיע לרעה על הרחבת השיאים בעמודה ורזולוציה בין שני מוצרים נודדים קרוב זה לזה, ולהפחית את יעילות ההפרדה כפי שמוצג על ידי HETP ומספר המשטחים בתנאים כאלה, כמו גם על בריאות העמודה שבה איכות המילוי או המיטה הכרומטוגרפית נפגעת.

זה חשוב במיוחד ב-HPLC (גם בקנה מידה קטן וגם גדול), שבהם עמודות ורזינים או אדסורבנטים לעיתים קרובות ממוחזרים ויש להם עלויות החלפה משמעותיות. יתרה מכך, החלפת עמודות במהלך פרויקט יכולה להשפיע על התוצאות, שכן עמודה חדשה עשויה לשנות את זמני השימור והכימות.

“"בחירה נכונה של משאבה עבור מערכות כרומטוגרפיה מכינה ותהליכית, בכרומטוגרפיה מתמשכת ובסינתזה/המרה מתמשכת באמצעות מיקרוריאקטורים, היא קריטית."“

זרימה לא עקבית של נוזלים הנגרמת על ידי תנודות יכולה לפגוע של שלמות הצנרת או הצינורות של מערכת הכרומטוגרפיה. לחיצות והרפיות חוזרות מפחיתות את אורך החיים של חומר הצנרת וידרשו החלפה תכופה יותר.

בנוסף, במקרים מסוימים, כרומטוגרפיה מכינה ותהליכית דורשת אספקת זרימה קבועה בלחץ נגדי מסוים, ללא אשר הפעולה אינה אפשרית. במקרים כאלה, המשאבות סיפקו תוצאות מצוינות ושחזוריות באתר שלנו בהפרדות כרומטוגרפיות קריטיות בקנה מידה קטן וגדול.

באופן כללי, עמודות נארזות באתר במקרה של כרומטוגרפיה מכינה ותהליכית בקנה מידה פיילוט וגדול, ולכן כל בעיה המתרחשת עם העמודה בשל דפוס הזרימה דורשת הפקות ממושכות בשל הצורך לפרוק ולארוז מחדש, הכשרות, ובכך מאטה משמעותית את הפעולה והייצור.

כאשר נעשה שימוש בעמודות ארוזות מראש, ייתכן שדרושה רק החלפת עמודה, אך החלפת עמודה בעמודה חדשה במערכות תהליכיות היא עניין יקר מאוד ומשפיעה על עלויות התפעול של המוצר. לכן, זרימה קבועה ואינה פועלת עם תנודות היא חשובה.

Adding a pulsation dampener can alleviate many of these issues; however, it adds additional costs to the set-up and system maintenance and adds an extra component susceptible to problems or leaks, and moreover residuals or tailing effect for phase change during the operation in process chromatography.

הדמפנר גם גורם להשפעות זליגה. לדוגמה, בשל טבעם הקשוח של הכימיקלים המשמשים בתהליך, דרוש דמפנר לתנודות מחומר הייסטלוי, שיכול לעלות 4,000 דולר או יותר ולדרוש ניטור תקופתי, אם לא רציף.

It’s clear why handling pulsation is so vital to the industry. After conducting trials with several pump technologies, we found the solution to deliver all these benefits in the Wanner Hydra-Cell seal-less diaphragm pump which achieved a virtually pulse-less flow with extremely low shear, essential in keeping the process solutions intact and undamaged.

המשאבה מספקת קריאות מדויקות ללא צורך בדמפנים, ומפחיתה את התחזוקה הנדרשת ואת שטח המערכת. היעילות והדיוק הללו מושגים גם ביחס ירידה גדול הודות לטכנולוגיה המוגנת בפטנט. העקביות שניתן להשיג בזרימה מאפשרת סיגנל עקבי מחיישנים וגלאים בשימוש, קו בסיס יציב כך שהעקביות והכימות יהיו מדויקים מאוד.

במקרה נוסף, החברה עברה לייצור מתמשך ויישמה את משאבת Wanner, שמטפלת בצורה אמינה בנוזלים קורוזיביים, עם תנודות נמוכות, ודורשת שירות ותחזוקה מינימליים. כיום היא מדויקת במדידת מסה כלורית באתנול בטווח זרימה של 30-80 LPH בלחץ של 10 בר.

בנוסף, אנו עוסקים גם בתהליכים מתמשכים של סינתזה המבוססת על מיקרוריאקטורים, קטליזה וביוקטליזה, החל מהפיתוח ועד להגדלה בקנה מידה. גם ביישומים אלה, זרימה עקבית בלחץ קבוע מסוים חשובה להשגת תוצאות איכותיות.

לסיכום, הבחירה הנכונה של משאבה עבור מערכות כרומטוגרפיה מכינה ותהליכית, בכרומטוגרפיה מתמשכת ובסינתזה/המרה מתמשכת באמצעות מיקרוריאקטורים, היא קריטית. יתרה מכך, יש לה השפעה משמעותית על עלות המוצר והנגישות הכלכלית שלו.

תנודות נמוכות או היעדר תנודות, אינרציה, יציבות בלחץ ואספקת זרימה, תאימות החומרים וזמינות הבחירה עבור כימיקלים שונים, הכשרה, הסמכת ATEX במקרה של שימוש בממסים, תחזוקה נמוכה, צריכת חשמל נמוכה ועוד, הן התכונות המרכזיות שעזרו לנו לבנות מערכות כרומטוגרפיה יעילות עבור מחקר, קנה מידה פיילוט וכרומטוגרפיה וסינתזה בקנה מידה גדול באמצעות מיקרוריאקטורים.

ד"ר סמיתה סנדיפ קאלה היא המנכ"לית של Sanovaskale Technologies בפונה, הודו.

• תורגם על ידי AI מהמקור: processedengineering.co.uk