Bioproces - Bioprocess

A bioproces je specifický proces, který využívá úplné bydlení buňky nebo jejich součásti (např. bakterie, enzymy, chloroplasty ) k získání požadovaných produktů.

Transport energie a hmoty je základem mnoha biologických a environmentálních procesů. Oblasti, z zpracování potravin (počítaje v to vaření pivo[1]) k tepelnému řešení budov do biomedicínské přístroje na kontrola znečištění a globální oteplování, vyžadují znalosti o tom, jak lze energii a hmotu přenášet materiály (hybnost, přenos tepla atd.).

Biologické zpracování buněk

Bioproces buněčné terapie je obor, který překlenuje pole buněčná terapie a biologické zpracování (tj. biofarmaceutická výroba) a je podoblastem bioprocesní inženýrství. Cílem bioprocesu buněčné terapie je zavést reprodukovatelné a robustní výrobní procesy pro výrobu terapeutických buněk.[2][3] Komerčně relevantní bioprocesy budou:

  1. Vyrábět produkty, které udržují všechny standardy kvality biofarmaceutických léčiv[4]
  2. Dodávejte jak klinické, tak komerční množství terapeutických buněk v různých fázích vývoje. Procesy a výrobní technologie musí být škálovatelné,[3] a
  3. Ovládejte náklady na zboží (CoG) konečného lékového produktu. Tento aspekt je zásadní pro budování základů pro komerčně životaschopné odvětví.

Upstream bioprocessing

Procesy výroby terapeutických buněk lze rozdělit na procesy před a po. Upstream proces je definován jako celý proces od časné izolace a kultivace buněk, po buněčné bankovnictví a kultivační expanzi buněk až do konečné sklizně (ukončení kultivace a sběr dávky živých buněk).

Kromě technologických výzev týkajících se škálovatelnosti kultivačního zařízení se v posledních letech objevila řada rizik dodávek surovin[když? ], včetně dostupnosti GMP fetální hovězí sérum[Citace je zapotřebí ].

Upstream část bioprocesu se týká prvního kroku, ve kterém jsou pěstovány mikroby / buňky, např. bakteriální nebo savčí buněčné linie (viz buněčná kultura ), v bioreaktory. Předběžné zpracování zahrnuje všechny kroky související s vývojem inokula, vývojem médií, zlepšením inokula procesem genetického inženýrství, optimalizací kinetiky růstu, aby se vývoj produktu mohl ohromně zlepšit. Fermentace má dvě části: upstream a downstream. Po vývoji produktu je dalším krokem čištění produktu na požadovanou kvalitu. Když dosáhnou požadované hustoty (pro vsádkové a fed-vsádkové kultury), jsou sklizeny a přemístěny do následné části bioprocesu.

Následné biologické zpracování

Následná část bioprocesu se týká části, kde se zpracovává buněčná hmota z předního toku, aby splňovaly požadavky na čistotu a kvalitu. Následné zpracování je obvykle rozděleno do tří hlavních sekcí: narušení buněk, čisticí sekce a lešticí sekce. Těkavé produkty lze oddělit destilací sklizené kultury bez předběžného zpracování. Destilace se provádí za sníženého tlaku v kontinuálních destilačních zařízeních. Za sníženého tlaku je možná destilace produktu přímo z fermentoru. Kroky následného zpracování jsou:

  1. Separace biomasy: separace biomasy (mikrobiální buňky) se obvykle provádí centrifugací nebo ultracentrifugací. Pokud je produktem biomasa, je znovu získána ke zpracování a použité médium je zlikvidováno. Pokud je produkt extracelulární, biomasa bude zlikvidována. Ultra filtrace je alternativou k centrifugaci.
  2. Rozrušení buněk: Pokud je požadovaný produkt intracelulární, může dojít k narušení buněčné biomasy, takže by měl být produkt uvolněn. Pevná látka-kapalina se oddělí odstředěním nebo filtrací a zbytky buněk se vyhodí.
  3. Koncentrace bujónu: Použité médium se koncentruje, pokud je produkt extracelulární.
  4. Počáteční čištění metabolitů: Podle fyzikálně-chemické povahy molekuly produktu bylo použito několik metod pro získání produktu z vyčeřeného fermentovaného média (srážení atd.)
  5. Odvodnění: Pokud se ve velmi velkém objemu použitého média nachází malé množství produktu, objem se sníží odstraněním vody a produkt se koncentruje. Provádí se vakuovým sušením nebo reverzní osmózou.
  6. Leštění metabolitů: toto je poslední krok k dosažení čistoty produktu 98 až 100%. Vyčištěný produkt se smísí s několika inertními přísadami pomocné látky. Formulovaný produkt je zabalen a odeslán na trh pro spotřebitele.

Viz také

Reference

  1. ^ Pogaku Ravindra (13. srpna 2015). Pokroky v technologii bioprocesů. Springer. str. 424. ISBN  9783319179155.
  2. ^ Kirouac, D. & Zandstra, P. (2008). „Systematická produkce buněk pro buněčné terapie“. Buňková kmenová buňka. 3 (4): 369–381. doi:10.1016 / j.stem.2008.09.001. PMID  18940729.
  3. ^ A b Rowley, J.A. Developing Cell Therapy Biomanufacturing Processes, Chem Eng Progress, SBE Stem Cell Engineering Nov Supplement, 50-55, 2010.
  4. ^ Návrh pokynů: Pokyny a šablona pro recenzenty CMC aplikací IND pro lidskou somatickou buněčnou terapii
  5. ^ „Amgen Bioprocessing Center (ABC)“. www.kgi.edu. Archivovány od originál dne 2014-07-04. Citováno 2014-06-28.
  6. ^ „Bioprocessing“. www.kgi.edu. Archivovány od originál dne 2015-03-23. Citováno 2017-11-17.