應(yīng)用案例

Picarro PI2114（確保生物制劑產(chǎn)品生產(chǎn)流程中穩(wěn)定性 ——PI2114實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)VHP痕量H2O2殘留）

發(fā)表時(shí)間：2024-04-18

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在2008年，第二批治療性生物制劑產(chǎn)品即將面世。那時(shí)，研究人員已經(jīng)知道在無(wú)菌處理設(shè)備和隔離器系統(tǒng)曝氣后，其中許多產(chǎn)品受到殘留的過(guò)氧化氫（H2O2）的氧化或降解破壞。

但當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件還很難評(píng)估這些生物產(chǎn)品對(duì)低濃度殘留過(guò)氧化氫的敏感程度，因?yàn)闆](méi)有可靠的測(cè)量系統(tǒng)能夠快速、精確并準(zhǔn)確地測(cè)量ppm以下的氣相過(guò)氧化氫濃度。

美國(guó)禮來(lái)公司（Eli Lilly and Company）是一家全球性的以研發(fā)為基礎(chǔ)的醫(yī)藥公司，總部位于美國(guó)印地安那州印第安納波利斯市。Mike Walsh博士最近從那里退休，他曾經(jīng)是該公司過(guò)程分析技術(shù)小組的高級(jí)研究科學(xué)家。

當(dāng)時(shí)，一位無(wú)菌處理工程師向Mike提出需要一種能夠連續(xù)測(cè)量低至約10ppb的過(guò)氧化氫蒸氣濃度的測(cè)量設(shè)備，并解釋說(shuō)，公司正致力于和另一公司合作將一種新的糖尿病治療方法推向市場(chǎng)，但發(fā)現(xiàn)此藥物對(duì)氧化敏感，也不清楚在將產(chǎn)品放入隔離器系統(tǒng)之前到底需要控制多低的過(guò)氧化氫濃度，才能保證藥物穩(wěn)定。

他們需要一個(gè)可靠的測(cè)量系統(tǒng)，使他們能夠?qū)a(chǎn)品暴露于目標(biāo)濃度之下，以評(píng)估在不顯著影響產(chǎn)品的情況下可以殘留的過(guò)氧化氫濃度。Mike和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)著手尋找最佳的測(cè)量解決方案，以便在研究和工藝開(kāi)發(fā)活動(dòng)中確定痕量的過(guò)氧化氫，同時(shí)也著眼于在制造環(huán)境中進(jìn)行潛在的工藝流程監(jiān)控。

起初，Mike找到了一個(gè)系統(tǒng)，它是公認(rèn)的過(guò)氧化物酶分析方法的自動(dòng)化版本。該儀器設(shè)計(jì)用于連續(xù)環(huán)境監(jiān)測(cè)，其中包括一個(gè)可以將氣相樣品中過(guò)氧化氫定量吸收到水溶液中的模塊，然后作為液體分析，該方法可以測(cè)量到低于1ppb的濃度。

利用這項(xiàng)技術(shù)，成功地完成了初始產(chǎn)品環(huán)境暴露研究，包括濃度遠(yuǎn)低于100ppb的環(huán)境。雖然這種測(cè)量技術(shù)在研究中很有用，但它對(duì)于生物制劑生產(chǎn)環(huán)境來(lái)說(shuō)太過(guò)復(fù)雜，無(wú)法真正應(yīng)用在生產(chǎn)流程中，因此迫切需要一種替代技術(shù)。

可調(diào)諧二極管激光測(cè)量系統(tǒng)在邁克看來(lái)特別有前途，“考慮到可調(diào)諧二極管激光器的高靈敏度和最小化水蒸氣干擾的能力，我曾認(rèn)為這是一種可行的方法，并參加了工藝流程分析會(huì)議，詢問(wèn)光譜儀制造商是否可以測(cè)量過(guò)氧化氫?！?邁克說(shuō)他最終找到了一家愿意對(duì)這種分析方法進(jìn)行仔細(xì)評(píng)估的公司，之后他們開(kāi)發(fā)了一臺(tái)原型機(jī)，可惜的是，最終儀器無(wú)法滿足靈敏度要求。在近乎走投無(wú)路的時(shí)候，他發(fā)現(xiàn)了Picarro儀器公司及其過(guò)氧化氫分析儀。

根據(jù)產(chǎn)品參數(shù)指標(biāo)，Mike向產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)建議，Picarro G1114（第一代型號(hào)，現(xiàn)在已被第三代PI2114取代）看上去是一個(gè)合適的選擇，用于監(jiān)測(cè)生產(chǎn)環(huán)境中的氣相過(guò)氧化氫殘留。

“所以當(dāng)時(shí)我們迅速為生產(chǎn)車間購(gòu)買了一臺(tái)G1114。我們做了很多測(cè)試，包括檢查線性度、檢測(cè)限、準(zhǔn)確度和精密度、響應(yīng)時(shí)間、干擾等，幾乎各項(xiàng)結(jié)果都表明性能遠(yuǎn)超我們預(yù)期。

儀器的穩(wěn)定性尤其令人印象深刻：當(dāng)我們?cè)谫?gòu)買1年和2年后分別對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，我們得到的響應(yīng)因子與儀器中最初保存的響應(yīng)因子幾乎完全相同。所以，是的，我們對(duì)這個(gè)儀器非常滿意。”

盡管過(guò)氧化物酶分析自動(dòng)化系統(tǒng)的靈敏度更高，但是Picarro G2114儀器的連續(xù)測(cè)量過(guò)氧化氫濃度范圍的測(cè)量下限已經(jīng)完全滿足實(shí)際工藝流程要求，這在氧化敏感藥物產(chǎn)品的灌裝過(guò)程中已經(jīng)得到充分驗(yàn)證，而且該系統(tǒng)更易于操作和維護(hù)。

Mike同時(shí)認(rèn)為Picarro的過(guò)氧化氫分析儀是進(jìn)行產(chǎn)品暴露條件研究的理想選擇。 “您可以將盛放樣品的開(kāi)放容器，放置在充滿目標(biāo)濃度氣相過(guò)氧化氫的隔離器系統(tǒng)中，并評(píng)估由于吸收過(guò)氧化氫而導(dǎo)致降解的程度。

首先，您需要進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，以便查看在特定濃度條件下，實(shí)驗(yàn)是否會(huì)出現(xiàn)某些異常。其次，如果濃度變化緩慢，那么您就有足夠的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算暴露期間的平均有效濃度?！?Mike進(jìn)一步指出，連續(xù)測(cè)量還使研究人員能夠評(píng)估濕度和溫度等因素如何影響殘留的過(guò)氧化氫濃度。

轉(zhuǎn)眼間，已經(jīng)過(guò)去10多年了。Dr. Mike前幾年已經(jīng)退休，他喜歡在一家定制家具公司教木工，這家公司旨在為那些無(wú)家可歸者、有監(jiān)獄記錄或有吸毒史的人提供工作。

無(wú)論是用于產(chǎn)品暴露研究、工藝開(kāi)發(fā)還是工藝控制和優(yōu)化，Picarro過(guò)氧化氫分析儀仍然是連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)痕量過(guò)氧化氫濃度的最佳選擇。最新版本的PI2114的測(cè)量下限為3.3ppb，并且有內(nèi)置的符合法規(guī)與審計(jì)追蹤功能軟件，可以很容易地將其集成到cGMP環(huán)境中。

Michael Walsh博士

Michael Walsh博士是一名退休的過(guò)程分析化學(xué)家。他曾在美國(guó)禮來(lái)公司工作，負(fù)責(zé)研究和實(shí)施控制制藥生產(chǎn)過(guò)程的新技術(shù)。在2004年加入禮來(lái)公司之前，他曾在陶氏化學(xué)公司擔(dān)任過(guò)程分析系統(tǒng)專家，也曾在美國(guó)海軍擔(dān)任核動(dòng)力工程師。Walsh博士在過(guò)程分析技術(shù)領(lǐng)域工作了超過(guò)25年，領(lǐng)導(dǎo)了新過(guò)程分析技術(shù)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

本文作者：Picarro的高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理

Tom Doherty

自稱“技術(shù)狂人”的Tom在化學(xué)測(cè)量方面有超過(guò)35年的經(jīng)驗(yàn)，主要是在色譜和質(zhì)譜方面。他負(fù)責(zé)Picarro的同位素分析儀和相關(guān)的外圍設(shè)備。湯姆擁有密歇根州立大學(xué)的化學(xué)博士學(xué)位。

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