導讀:

近期華人抗體協(xié)會發(fā)布一篇文章介紹到連續(xù)制造工藝被FDA推崇備至：連續(xù)制造工藝基于其穩(wěn)定高效率的優(yōu)勢，已經在其它許多行業(yè)成為極其成功的生產模型。然而很長一段時間以來，制藥行業(yè)以嚴格監(jiān)管和法規(guī)要求過于保守而被行業(yè)所詬病，故多數(shù)仍以批次生產為主。近年來，隨著業(yè)界對于產能效率和生產成本的不斷重視，生物制藥行業(yè)對于連續(xù)工藝的關注度也在不斷增加，希望能借以提高生產效率和設備利用率，且已有案例表明特定連續(xù)技術整合到現(xiàn)有生物藥生產流程后，顯現(xiàn)了諸多優(yōu)勢。作為全球藥物監(jiān)管的領先者，F(xiàn)DA一直是連續(xù)制造工藝的有力倡導者。早在2017年，F(xiàn)DA就發(fā)布了關于連續(xù)制造（Continues manufacturing, CM）的意見征求稿；2018年FDA 向三個連續(xù)制造項目提供近六百萬美元資金，旨在幫助實施創(chuàng)新技術以提高產品質量并實現(xiàn)行業(yè)現(xiàn)代化；2019年2月26日，F(xiàn)DA頒布了涉及CM的關鍵指南草案《Quality Considerations for Continuous Manufacturing》，必將對此技術的推動起到巨大作用，同時FDA 局長 Scott Gottlieb 和藥品中心主任 Janet Woodcock 也為CM高調站臺，在隨指南發(fā)布的聲明中一再強調連續(xù)制造的優(yōu)勢，由此看來CM未來或許已不遠。令人高興的是，得益于納微科技在納米材料及鍵合等多方面取得的突破性進展，UniMab Protein A親和層析介質因其諸多獨有領先優(yōu)勢而特別適合用于連續(xù)柱色譜體系。

降成本、提效率：推行連續(xù)制造工藝的必要性和緊迫性

降低成本和提高效率一直都是制藥企業(yè)的重要訴求，盡管由于其產品涉及人身健康和安全等而極具行業(yè)特殊性，故不得不受限于藥監(jiān)部門的嚴格監(jiān)管和法規(guī)要求而過于保守，但眾所周知，業(yè)內人士一直在 “降成本、提效率”等方面上下求索。以生物制品為例，經過多年努力，研究者們對于其上游研發(fā)階段的生產效率和成本已經優(yōu)化到極其理想的水平，天花板效應凸顯，但在于下游分離純化方面卻幾無建樹，生產成本和效率仍有較大優(yōu)化空間。此外有研究報道稱生物制品下游分離純化所占成本超過整個生產成本的80%以上，因此包括FDA在內的機構和企業(yè)都開始轉向連續(xù)制造工藝的研究和推廣�；�于這種積極的思路導向，在下游分離純化領域積極推廣應用連續(xù)色譜層析工藝，也會日益被廣大生物制藥企業(yè)和研究機構所認可接受，并成為當下及未來發(fā)展的主流趨勢之一。

連續(xù)色譜層析簡介

眾所周知，傳統(tǒng)色譜分離技術是采用固定的色譜塔進行，先進入一定量物料，然后采用洗脫劑不斷洗脫，在同一出口在不同時間段就可接到不同的產品組分，此過程明顯費時費力；而連續(xù)色譜分離技術則是利用不同物質在由固定相和流動相構成的體系中具有不同的分配系數(shù)，當兩相作相對運動時，這些物質隨流動相一起運動，并在兩相間進行反復多次的分配，從而使各物質達到分離。在實際生產中，連續(xù)流層析可獲得更高的產量，且成本更低，這是通過降低Protein A 填料用量和緩沖液消耗量實現(xiàn)的，由于操作穩(wěn)定，其可更好地保證產品質量的一致性，并顯著提高下游純化的產量。傳統(tǒng)色譜分離方式通常是單一色譜柱序列上樣和洗脫，這就明顯限制了介質的利用程度，而連續(xù)色譜層析技術平行采用多根色譜柱平行上樣和洗脫，這種連續(xù)上樣的方式無疑能夠最大化介質的利用率。

連續(xù)色譜層析技術示意圖

盡管傳統(tǒng)色譜分離技術被廣為采用，但其仍存在一系列問題亟待解決：

• 溶劑消耗量大，綜合生產成本居高不下；

• 填料使用量大，單位填料產出少，工業(yè)化生產成本進一步提高；

• 某些低分離度品種分離受限，無法工業(yè)化；

• 對于某些特殊樣品（如手性藥物），沒有太好的解決辦法等等。

然而連續(xù)色譜分離技術能夠實現(xiàn)物料連續(xù)使用，應用同等規(guī)模的填料和溶劑卻可大幅度提高樣品處理量，對于某些化學結構相類似的成分，仍然能夠獲得較理想的分離度和樣品回收率。該技術主要能夠很好地解決大、小分子原料藥、功能糖等的連續(xù)化分離問題，在降低緩沖液用量的同時，提高填料利用率，高效降低生產成本，目前已經廣泛應用于石油化工、食品工程和生物化工等領域，如：

• 糖醇類分離：果葡糖漿、菊粉、低聚果糖、海藻糖、阿拉伯糖、木糖醇、核糖等；

• 手性藥物和天然產物分離：紫杉醇、魚油、芍藥苷、大豆卵磷脂、氟西汀、酮洛芬等；

• 精細化工：香精香料、色素、不飽和脂肪酸等；

• 石化：PX及其類似物、碳五碳六中正異構烷烴等；

• 生物大分子：蛋白多肽（親和層析）、核酸等。

 

理想的連續(xù)色譜層析介質：UniMab Protein A親和層析介質

傳統(tǒng)間歇式色譜（左）新型連續(xù)色譜（右）洗脫概念圖

在傳統(tǒng)間歇式色譜法中，實驗者只能采用單根色譜柱進行分離純化，上樣時只能序列式上樣洗脫，這種方法雖然適合于絕大多數(shù)分離純化，但其對于純化介質的利用率并不高；在新型的連續(xù)色譜層析法中，實驗者可以同時平行使用多根色譜柱并進行上樣和洗脫，整個洗脫過程處于不間斷的持續(xù)進行中，這種方法可以確保使用更少的緩沖液來最大化填料的利用率，目前已經證實這種新型色譜層析方案在手性和糖類化合物分離方面非常有效，尤其在單抗捕獲方面經實際驗證效果良好。單分散UniMab 親和介質由于具備諸如粒徑均一、柱效高、柱與柱重復性好，且機械強度高、反壓低，在高流速下載量高等一系列獨特優(yōu)點，正好滿足連續(xù)色譜高流速的要求。

連續(xù)色譜應用單分散UniMab大幅提高生產效率和介質利用率

單分散UniMab層析介質與多分散軟膠基質介質的生產效率和介質利用效率對比

由于新型的連續(xù)色譜層析相對傳統(tǒng)色譜層析具有諸多明顯優(yōu)勢，能夠帶來更高的生產效率和介質利用率，在實際應用過程中上述特點也得到了印證。如上圖，連續(xù)色譜層析比傳統(tǒng)色譜層析具有更高的生產效率和介質利用效率，而單分散UniMab層析介質相對于多分散軟膠介質在絕大多數(shù)保留時間下均表現(xiàn)出更高的生產效率和介質利用率，并且可很明顯地看出不論新型連續(xù)色譜層析還是傳統(tǒng)色譜層析，單分散介質相對于多分散介質都具有極為明顯的優(yōu)勢。

連續(xù)色譜應用單分散UniMab大幅降低流動相消耗，高效環(huán)保

單分散和多分散體系介質色譜洗脫示意圖

得益于納微精準制造的單分散介質，UniMab親和層析介質相對于軟膠基質親和介質在裝柱后的洗脫過程中表現(xiàn)出更良好有序的洗脫行為，渦流擴散、縱向擴散和傳質阻力均有顯著降低，因此單分散體系在洗脫過程中更容易獲得高柱效、低反壓等理想色譜性能。如下圖，連續(xù)色譜比傳統(tǒng)色譜更節(jié)省緩沖液消耗量，且單分散UniMab親和介質比多分散軟膠親和介質更能顯著降低緩沖液消耗量，此舉不僅節(jié)約了人力物力的投入成本，更省去了較多后期廢液處理等環(huán)保成本�？梢哉f，單分散色譜填料當屬現(xiàn)代制藥業(yè)分離純化的理想選擇。

單分散和多分散親和層析介質洗脫緩沖液消耗數(shù)據對比圖

連續(xù)色譜應用10個生產批次的單分散UniMab介質純化單抗的色譜重現(xiàn)性極佳

10批次單分散UniMab介質純化單抗色譜圖重復性對比

 

10批次單分散UniMab介質純化單抗數(shù)據統(tǒng)計（每批次介質產量高達100L）

如上圖上表，通過對十個生產批次親和介質在單抗色譜分離純化方面進行的重復性考察，可以明顯地看出單分散UniMab親和介質在單抗分離純化中保持著理想的色譜重現(xiàn)性，親和介質穩(wěn)定性狀態(tài)較理想，將為企業(yè)及科研院所的生產工藝優(yōu)化放大和分離純化研究帶來諸多便利。從某種意義上，能夠實現(xiàn)在最大程度上確保生產研究高效開展，把對人力物力等生產資源的消耗降到最低。

連續(xù)色譜應用單分散UniMab和多分散軟膠介質純化數(shù)據概覽

單分散UniMab和多分散軟膠介質純化數(shù)據統(tǒng)計

總而言之，我們在實驗中發(fā)現(xiàn)通過雙柱連續(xù)上樣可實現(xiàn)蛋白高效捕獲，顯著提高介質利用度，提高時空產率，減少緩沖液消耗，特別適合Protein A親和捕獲單抗。如上表，在單抗純化純度、回收率和HCP等三項數(shù)據來看，單分散UniMab和多分散軟膠介質的色譜性能表現(xiàn)基本一致，但在單抗生產效率、層析介質利用率和緩沖液節(jié)約率等方面，單分散UniMab卻表現(xiàn)出更加顯著的優(yōu)越性，這些明顯的優(yōu)勢將在很大程度上提高制藥企業(yè)的生產效率和經濟效益，節(jié)約大量生產資料的成本投入和環(huán)保成本，確保用戶可以更加高效快捷地進行單抗分離純化生產或研究。

文末，小編愿再給各位讀者簡單概括一下納微Protein A親和層析介質的一些顯著優(yōu)勢，可以說正是因為納微科技本著創(chuàng)新研究的宗旨，才為大家?guī)�來了一款性能如此�?yōu)越的Protein A親和層析介質。如果您對我們的產品感興趣的話，歡迎撥打熱線電話聯(lián)系我們?yōu)槟�提供更詳細的產品信息或試用裝。

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• 耐堿性良好，可以滿足CIP&SIP要求

• 使用壽命長，生產成本較低

• 緩沖液使用量顯著降低，進一步縮減生產成本

• 回收率高，目標抗體純度高，低HCP殘留和Protein A配基脫落等優(yōu)異分離純化性能

• 世界首個可大規(guī)模生產的單分散Protein A親和層析介質，是理想的連續(xù)層析介質

 

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備注：此文部分實驗數(shù)據由浙江大學林東強教授提供。