Мэдээ - Био эмийн исгэх процесст рН-ийн түвшинг хянах нь

рН электрод нь исгэх үйл явцад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд голчлон исгэх шөлний хүчиллэг ба шүлтлэг чанарыг хянаж, зохицуулах үүрэг гүйцэтгэдэг. рН-ийн утгыг тасралтгүй хэмжсэнээр электрод нь исгэх орчныг нарийн хянах боломжийг олгодог. Ердийн рН электрод нь мэдрэгч электрод ба лавлах электродоос бүрдэх бөгөөд химийн энергийг цахилгаан дохио болгон хувиргах үйл явцыг зохицуулдаг Нернстийн тэгшитгэлийн зарчмаар ажилладаг. Электродын потенциал нь уусмал дахь устөрөгчийн ионуудын идэвхжилтэй шууд холбоотой. рН-ийн утгыг хэмжсэн хүчдэлийн зөрүүг стандарт буфер уусмалынхтай харьцуулж тодорхойлдог бөгөөд энэ нь нарийвчлалтай, найдвартай тохируулга хийх боломжийг олгодог. Энэхүү хэмжилтийн арга нь исгэх үйл явцын туршид рН-ийн тогтвортой зохицуулалтыг хангаж, улмаар бичил биетэн эсвэл эсийн оновчтой идэвхжилийг дэмжиж, бүтээгдэхүүний чанарыг баталгаажуулдаг.

рН электродыг зөв ашиглахын тулд хэд хэдэн бэлтгэл үе шат шаардлагатай бөгөөд үүнд электродыг идэвхжүүлэх (ихэвчлэн электродыг нэрмэл ус эсвэл рН 4 буферийн уусмалд дүрэх замаар хийгддэг) зэрэг хамгийн оновчтой хариу үйлдэл болон хэмжилтийн нарийвчлалыг хангахын тулд багтана. Биофармацийн исгэх үйлдвэрлэлийн хатуу шаардлагыг хангахын тулд рН электродууд нь өндөр температурт уураар ариутгах (SIP) зэрэг хатуу ариутгалын нөхцөлд хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх хугацаа, өндөр нарийвчлал, бат бөх чанарыг харуулах ёстой. Эдгээр шинж чанарууд нь ариутгасан орчинд найдвартай ажиллагааг хангах боломжийг олгодог. Жишээлбэл, глутамины хүчил үйлдвэрлэхэд температур, ууссан хүчилтөрөгч, хутгах хурд, рН өөрөө зэрэг гол параметрүүдийг хянахын тулд рН-ийн нарийн хяналт чухал үүрэгтэй. Эдгээр хувьсагчдын нарийн зохицуулалт нь эцсийн бүтээгдэхүүний гарц болон чанарт шууд нөлөөлдөг. Өндөр температурт тэсвэртэй шилэн мембран болон урьдчилан даралттай полимер гель лавлах систем бүхий зарим дэвшилтэт рН электродууд нь хэт температур, даралтын нөхцөлд онцгой тогтвортой байдлыг харуулдаг тул биологийн болон хүнсний исгэх процесст SIP хэрэглээнд онцгой тохиромжтой болгодог. Цаашилбал, тэдгээрийн хүчтэй бохирдлын эсрэг чадвар нь олон төрлийн исгэх шөлнүүдэд тогтвортой гүйцэтгэлийг хангах боломжийг олгодог. Шанхай Боку Инструмент ХХК нь хэрэглэгчийн тав тух, системийн интеграцийн уян хатан байдлыг сайжруулж, янз бүрийн электрод холбогч сонголтыг санал болгодог.

Биофармацевтикийн исгэх процессын үед рН-ийн хяналт яагаад зайлшгүй шаардлагатай вэ?

Биофармацийн исгэлтийн үед рН-ийн бодит цагийн хяналт, хяналт нь амжилттай үйлдвэрлэл явуулах, антибиотик, вакцин, моноклональ эсрэгбие, фермент зэрэг зорилтот бүтээгдэхүүний гарц, чанарыг дээд зэргээр нэмэгдүүлэхэд чухал үүрэгтэй. Үндсэндээ рН-ийн хяналт нь бичил биетэн эсвэл хөхтөн амьтдын эсүүдэд "амьд үйлдвэр" болж үйлчилдэг эмчилгээний нэгдлүүдийг ургуулж, нэгтгэх оновчтой физиологийн орчныг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь фермерүүд хөрсний рН-ийг ургацын шаардлагын дагуу хэрхэн тохируулдагтай адил юм.

1. Эсийн оновчтой үйл ажиллагааг хадгалах
Исгэлт нь нарийн төвөгтэй биомолекулуудыг үүсгэхийн тулд амьд эсүүдээс (жишээлбэл, CHO эсүүд) хамаардаг. Эсийн бодисын солилцоо нь хүрээлэн буй орчны рН-д маш мэдрэмтгий байдаг. Эсийн доторх бүх биохимийн урвалыг хурдасгадаг ферментүүд нь рН-ийн оновчтой утга багатай байдаг; энэ хязгаараас хазайх нь ферментийн идэвхийг мэдэгдэхүйц бууруулж эсвэл денатураци үүсгэж, бодисын солилцооны үйл ажиллагааг алдагдуулдаг. Нэмж дурдахад, глюкоз, амин хүчил, органик бус давс зэрэг эсийн мембранаар дамжин шим тэжээлийн шингээлт нь рН-ээс хамаардаг. Хэт оновчтой рН-ийн түвшин нь шим тэжээлийн шингээлтийг саатуулж, өсөлт хөгжилт эсвэл бодисын солилцооны тэнцвэргүй байдалд хүргэдэг. Түүнээс гадна, хэт өндөр рН утга нь мембраны бүрэн бүтэн байдлыг алдагдуулж, цитоплазмын алдагдал эсвэл эсийн задралд хүргэдэг.

2. Дайвар бүтээгдэхүүний үүсэлт болон субстратын хаягдлыг багасгах
Исгэлтийн явцад эсийн бодисын солилцоо нь хүчиллэг эсвэл үндсэн метаболит үүсгэдэг. Жишээлбэл, олон бичил биетүүд глюкозын катаболизмын үед органик хүчил (жишээлбэл, сүүн хүчил, цууны хүчил) үүсгэдэг бөгөөд энэ нь рН-ийн бууралтад хүргэдэг. Хэрэв засахгүй бол бага рН нь эсийн өсөлтийг саатуулж, бодисын солилцооны урсгалыг үр ашиггүй зам руу шилжүүлж, дайвар бүтээгдэхүүний хуримтлалыг нэмэгдүүлдэг. Эдгээр дайвар бүтээгдэхүүн нь зорилтот бүтээгдэхүүний нийлэгжилтийг дэмжих үнэ цэнэтэй нүүрстөрөгч болон эрчим хүчний нөөцийг зарцуулж, улмаар нийт гарцыг бууруулдаг. Үр дүнтэй рН-ийн хяналт нь хүссэн бодисын солилцооны замыг хадгалахад тусалдаг бөгөөд үйл явцын үр ашгийг сайжруулдаг.

3. Бүтээгдэхүүний тогтвортой байдлыг хангаж, доройтлоос урьдчилан сэргийлэх
Олон биофармацевтик бүтээгдэхүүн, ялангуяа моноклональ эсрэгбие, пептидийн даавар зэрэг уургууд нь рН-ийн нөлөөгөөр бүтцийн өөрчлөлтөд өртөмтгий байдаг. Тогтвортой рН-ийн хязгаараас гадуур эдгээр молекулууд денатураци, агрегаци эсвэл идэвхгүйжүүлэлтэд орж, хортой тунадас үүсгэж болзошгүй. Нэмж дурдахад зарим бүтээгдэхүүн нь хүчиллэг эсвэл шүлтлэг нөхцөлд химийн гидролиз эсвэл ферментийн задралд өртөмтгий байдаг. Зөв рН-ийг хадгалах нь үйлдвэрлэлийн явцад бүтээгдэхүүний задралыг багасгаж, үр нөлөө, аюулгүй байдлыг хадгалдаг.

4. Үйл явцын үр ашгийг оновчтой болгож, багц хоорондын тогтвортой байдлыг хангах
Аж үйлдвэрийн үүднээс авч үзвэл рН-ийн хяналт нь бүтээмж болон эдийн засгийн үр ашигт шууд нөлөөлдөг. Эсийн өсөлт ба бүтээгдэхүүний илэрхийлэл гэх мэт исгэх янз бүрийн үе шатуудын хувьд хамгийн тохиромжтой рН-ийн тохируулгын цэгийг тодорхойлохын тулд өргөн хүрээтэй судалгаа хийгддэг бөгөөд энэ нь мэдэгдэхүйц ялгаатай байж болно. Динамик рН-ийн хяналт нь үе шат бүрт оновчлол хийх, биомассын хуримтлал болон бүтээгдэхүүний титрийг хамгийн их байлгах боломжийг олгодог. Цаашилбал, FDA болон EMA зэрэг зохицуулах байгууллагууд нь үйлдвэрлэлийн сайн туршлагыг (GMP) чанд мөрдөхийг шаарддаг бөгөөд энэ тохиолдолд процессын тогтвортой параметрүүд заавал байх ёстой. рН-ийг Чухал процессын параметр (CPP) гэж хүлээн зөвшөөрдөг бөгөөд түүний тасралтгүй хяналт нь багцуудын хооронд давтагдах чадварыг хангаж, эмийн бүтээгдэхүүний аюулгүй байдал, үр ашиг, чанарыг баталгаажуулдаг.

5. Исгэлтийн эрүүл мэндийн үзүүлэлт болж үйлчилнэ
рН-ийн өөрчлөлтийн чиг хандлага нь өсгөврийн физиологийн төлөв байдлын талаар үнэ цэнэтэй ойлголтыг өгдөг. рН-ийн гэнэтийн эсвэл гэнэтийн өөрчлөлт нь бохирдол, мэдрэгчийн эвдрэл, шим тэжээлийн хомсдол эсвэл бодисын солилцооны гажигийг дохиолж болно. рН-ийн чиг хандлагад үндэслэн эрт илрүүлэх нь операторын цаг алдалгүй оролцоог хангаж, алдааг олж засварлах, үнэтэй багцын эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэх боломжийг олгодог.

Биофармацевтикийн исгэх процесст рН мэдрэгчийг хэрхэн сонгох ёстой вэ?

Биофармацийн исгэлтийн тохиромжтой рН мэдрэгчийг сонгох нь процессын найдвартай байдал, өгөгдлийн бүрэн бүтэн байдал, бүтээгдэхүүний чанар, зохицуулалтын нийцэлд нөлөөлдөг чухал инженерийн шийдвэр юм. Сонголтод зөвхөн мэдрэгчийн гүйцэтгэл төдийгүй био боловсруулалтын бүхэл бүтэн ажлын урсгалтай нийцтэй байдлыг харгалзан системтэйгээр хандах хэрэгтэй.

1. Өндөр температур болон даралтын эсэргүүцэл
Биофармацийн процесст ихэвчлэн in situ уурын ариутгал (SIP) ашигладаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн 121°C температурт болон 1-2 бар даралттай үед 20-60 минутын турш явагддаг. Тиймээс аливаа рН мэдрэгч нь ийм нөхцөлд дахин дахин өртөхийг эвдрэлгүйгээр тэсвэрлэх ёстой. Хамгийн тохиромжтой нь мэдрэгчийг аюулгүй байдлын хязгаарыг хангахын тулд дор хаяж 130°C температурт болон 3-4 бар температурт ашиглахаар үнэлэх хэрэгтэй. Дулааны мөчлөгийн үед чийг орох, электролитийн алдагдал, механик гэмтлээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд бат бөх битүүмжлэл чухал юм.

2. Мэдрэгчийн төрөл ба лавлах систем
Энэ нь урт хугацааны тогтвортой байдал, засвар үйлчилгээний хэрэгцээ, бохирдолд тэсвэртэй байдалд нөлөөлдөг гол техникийн хүчин зүйл юм.
Электродын тохиргоо: Хэмжих болон лавлах элементүүдийг нэг биед нэгтгэсэн нийлмэл электродууд нь суурилуулалт болон харьцахад хялбар тул өргөн хэрэглэгддэг.
Лавлах систем:
• Шингэнээр дүүргэсэн лавлагаа (жишээ нь, KCl уусмал): Хурдан хариу үйлдэл үзүүлэх, өндөр нарийвчлалтай байх боловч үе үе дахин дүүргэх шаардлагатай. SIP-ийн үед электролитийн алдагдал үүсч болзошгүй бөгөөд сүвэрхэг уулзварууд (жишээ нь, керамик фрит) нь уураг эсвэл тоосонцроор бөглөрөх хандлагатай байдаг тул хэлбэлзэл болон найдваргүй уншлагад хүргэдэг.
• Полимер гель буюу хатуу төлөвийн лавлагаа: Орчин үеийн биореакторуудад улам бүр түгээмэл болж байна. Эдгээр системүүд нь электролитийн нөхөн сэргээлтийн хэрэгцээг арилгаж, засвар үйлчилгээг багасгаж, бохирдол үүсэхээс сэргийлдэг илүү өргөн шингэний уулзвар (жишээ нь, PTFE цагираг)-тай. Эдгээр нь нарийн төвөгтэй, наалдамхай исгэх орчинд илүү сайн тогтвортой байдал, урт хугацааны ашиглалтын хугацааг санал болгодог.

3. Хэмжилтийн хүрээ ба нарийвчлал
Мэдрэгч нь янз бүрийн процессын үе шатуудыг хангахын тулд ихэвчлэн рН 2-12 гэсэн өргөн хүрээний үйл ажиллагааны хүрээг хамрах ёстой. Биологийн системийн мэдрэг чанарыг харгалзан хэмжилтийн нарийвчлал нь өндөр нарийвчлалтай дохионы гаралтаар дэмжигдсэн ±0.01-ээс ±0.02 рН нэгжийн дотор байх ёстой.

4. Хариу өгөх хугацаа
Хариу өгөх хугацааг ерөнхийдөө t90 гэж тодорхойлдог бөгөөд энэ нь рН-ийн алхам алхмаар өөрчлөгдсөний дараа эцсийн заалтын 90%-д хүрэхэд шаардагдах хугацаа юм. Гель хэлбэрийн электродууд нь шингэнээр дүүргэсэн электродуудаас арай удаан хариу үйлдэл үзүүлж болох ч тэдгээр нь ерөнхийдөө секундын оронд цагийн хуваарьт ажилладаг исгэх хяналтын гогцооны динамик шаардлагыг хангадаг.

5. Биологийн нийцтэй байдал
Эсийн амьдрах чадвар эсвэл бүтээгдэхүүний чанарт сөргөөр нөлөөлөхөөс зайлсхийхийн тулд өсгөврийн орчинтой харьцаж буй бүх материал нь хоргүй, уусдаггүй, идэвхгүй байх ёстой. Химийн бодисын эсэргүүцэл болон био нийцтэй байдлыг хангахын тулд био боловсруулалтын хэрэглээнд зориулагдсан тусгай шилэн найрлагыг хэрэглэхийг зөвлөж байна.

6. Дохионы гаралт ба интерфэйс
• Аналог гаралт (mV/pH): Удирдлагын системд аналог дамжуулалтыг ашигладаг уламжлалт арга. Зардал багатай боловч цахилгаан соронзон хөндлөнгийн оролцоо болон хол зайд дохионы уналтад өртөмтгий.
• Дижитал гаралт (жишээ нь, MEMS дээр суурилсан эсвэл ухаалаг мэдрэгч): Дижитал дохио дамжуулахын тулд микроэлектроникийг багтаасан (жишээ нь, RS485-ээр дамжуулан). Маш сайн дуу чимээний дархлааг хангаж, алсын зайн харилцаа холбоог дэмжиж, тохируулгын түүх, серийн дугаар, хэрэглээний бүртгэлийг хадгалах боломжийг олгодог. Цахим бүртгэл, гарын үсгийн талаарх FDA 21 CFR 11-р хэсэг зэрэг зохицуулалтын стандартуудыг дагаж мөрддөг тул GMP орчинд улам бүр түгээмэл болж байна.

7. Суурилуулалтын интерфэйс ба хамгаалалтын гэр
Мэдрэгч нь биореактор дээрх заасан порттой (жишээ нь, гурван хавчаар, ариун цэврийн хэрэгсэл) нийцтэй байх ёстой. Ашиглалт эсвэл ашиглалтын явцад механик гэмтлээс урьдчилан сэргийлэх, ариутгалыг алдагдуулахгүйгээр солиход хялбар болгохын тулд хамгаалалтын ханцуй эсвэл хамгаалалт хэрэглэхийг зөвлөж байна.