Seul

Sep 29, 2023

Crédit : Andrei Merkulov/Fotolia

Par Andreas Frerix, PhD

Les systèmes de fabrication biopharmaceutique les plus courants d'aujourd'hui nécessitent la manipulation, le transfert, le traitement et la purification de médicaments à grandes molécules produits dans des cellules vivantes - cellules animales cultivées, cellules bactériennes ou cellules de levure. Ces opérations, qui sont effectuées avec les matériaux en phase liquide, nécessitent l'utilisation de technologies de pompage qui peuvent fournir de manière fiable une cohérence et une précision volumétriques, des pressions et des débits appropriés, et une faible pulsation (pour maintenir les conditions de traitement), ainsi qu'une faible cisaillement, faible apport de chaleur et compatibilité des matériaux (pour protéger le médicament biologique contre les dommages).

Traditionnellement, des systèmes de pompage et de traitement permanents en acier inoxydable ont été utilisés pour les opérations en amont et en aval, mais le temps et les coûts impliqués dans le fonctionnement, le nettoyage, la maintenance et le contrôle qualité d'un système pour préparer la prochaine production peuvent devenir prohibitifs. Ces préoccupations ont conduit à la création de pompes à usage unique dotées d'une tête de pompe et d'une chambre jetables qui peuvent être facilement retirées et remplacées entre les cycles de production, éliminant ainsi le temps et les coûts nécessaires pour revalider l'équipement dans un système en acier inoxydable.

Cette technologie, cependant, nécessitait encore des améliorations pour optimiser les temps de changement et simplifier les processus d'installation. Une avancée importante dans ce domaine a été réalisée avec le développement d'un système de changement de chambre de pompe qui réduit à quelques secondes le temps nécessaire pour remplacer une chambre de pompe jetable à usage unique.

Avant de poursuivre, nous devrions prendre du recul et discuter de la signification des termes « complexe », « précis » et « pur » dans le contexte de la fabrication biopharmaceutique. Le fondement de la fabrication biopharmaceutique repose sur divers types d'opérations unitaires. Alors que chaque opération unitaire comporte son propre ensemble de critères opérationnels, toutes les opérations unitaires se ressemblent en ce sens qu'elles ne peuvent produire un médicament viable, sans contaminant et adapté à l'administration humaine que si le fabricant adhère strictement à un ensemble inflexible de paramètres et de structures opérationnels.

Trois des opérations unitaires les plus courantes dans la fabrication biopharmaceutique sont la filtration tangentielle (TFF), la chromatographie et la filtration virale. La TFF est également connue sous le nom de filtration à flux croisés, un processus dans lequel le flux d'alimentation du produit biopharmaceutique s'écoule tangentiellement à travers la membrane du filtre à pression positive. Alors que le TFF est utilisé pour concentrer le produit en fonction de la taille de la molécule, la chromatographie est un processus utilisé pour purifier les molécules cibles de l'autre flux de processus en fonction de l'adsorption sur une résine. La filtration des virus est utilisée pour assurer la sécurité des médicaments qui sont produits. Le fil conducteur entre ces différents types d'opérations unitaires est que chacune a besoin d'une technologie de pompage qui peut satisfaire ses paramètres opérationnels spécifiques.

Une mention supplémentaire doit également être donnée aux avantages que l'utilisation de pompes à membrane quaternaire à usage unique dans la fabrication biopharmaceutique peut offrir. Le principal avantage de ces pompes, qu'elles soient utilisées dans des installations traditionnelles en acier inoxydable ou à usage unique, est leur mode de fonctionnement unique.

Les quatre diaphragmes quaternaires sont entraînés l'un après l'autre par une plaque de connexion, qui se déplace d'avant en arrière hors de sa position centrale dans une course générée par un arbre excentrique, la longueur de la course étant déterminée par l'angle de l'excentricité. Les quatre chambres de pompage, qui fonctionnent en fait de la même manière que le cœur humain, permettent au flux de produit d'avancer constamment de manière volumétrique constante, à faible cisaillement et à faible impulsion.

Les chambres de la pompe ne contiennent pas non plus de pièces rotatives susceptibles d'être soumises à des frottements, ce qui signifie qu'il y a une accumulation de chaleur minimale qui peut compromettre le produit. Ce mode de fonctionnement signifie que les pompes peuvent fonctionner à sec, sont auto-amorçantes et produisent un cisaillement minimal en raison du faible glissement. De plus, ils offrent un fonctionnement à faible pulsation et sans fuite tout en ayant de grandes capacités d'aspiration sèche/humide.

La pompe à membrane quaternaire est également adaptable aux configurations de production à usage unique. Une pompe à usage unique permet aux fabricants biopharmaceutiques d'éliminer essentiellement les coûts souvent prohibitifs de nettoyage et de validation des pompes et des systèmes. Le résultat est un processus de production plus rapide et plus rentable, et qui offre toujours les niveaux préférés de pureté et de stérilité du produit sans risque de contamination entre lots ou entre produits.

Le point d'appui de la pompe à usage unique est sa chambre de pompe en plastique mouillée par le produit. Cette chambre peut être remplacée comme une unité complète.

Bien que la technologie des pompes à usage unique ait réussi à réduire le temps et les coûts associés au nettoyage et à la revalidation après les cycles de production, il était toujours intéressant de réduire davantage le temps nécessaire au remplacement de la tête de pompe. La percée est venue avec le développement et la sortie d'un système de remplacement de chambre de pompe, en particulier le Quattroflow EZ-Set.

Le système réduit les temps d'arrêt dans le processus de changement de production. Il permet aux fabricants de remplacer une chambre de pompe à usage unique en 30 secondes ou moins sans avoir besoin de clés dynamométriques ou d'autres outils et équipements spéciaux, tout en permettant à l'utilisateur de porter des gants en caoutchouc pendant le processus de remplacement.

Les systèmes de remplacement de chambre de pompe peuvent également être installés ultérieurement sur des entraînements de moteur existants, ce qui rend également les mises à niveau rapides et faciles à effectuer.

Les cinq étapes nécessaires pour remplacer la chambre de la pompe sont les suivantes :

• Retirez la plaque de pression de la pompe.• Sortez la chambre de pompe de la couronne d'entraînement.• Poussez la nouvelle chambre de pompe sur la couronne d'entraînement.• Réinstallez la plaque de pression.• Tournez légèrement la plaque de pression pour la verrouiller.

De nombreuses compétences sont nécessaires pour produire des produits biopharmaceutiques, mais au final, le produit final doit être incontestablement sûr à utiliser tout en permettant au fabricant de récolter les bénéfices financiers d'une fenêtre de brevet optimisée. L'arrivée des pompes à usage unique sur la scène a pratiquement éliminé les coûts et les temps d'arrêt qui étaient auparavant nécessaires pour nettoyer et valider les systèmes de pompage.

Andreas Frerix, PhD ([email protected]), est le directeur de la gestion des produits pour Quattroflow chez PSG, une société de Douvres. Site Web : www.psgdover.com.

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