ultraDAWN

Ein Durchbruch in der Prozessanalytik für die Produktion von Nanopartikeln, Viren, VLP, Biopharmazeutika und Polymeren.

Mehrwinkel-Lichtstreuung in Echtzeit

Das ultraDAWN misst die Mehrwinkel-Lichtstreuung und meldet die Ergebnisse molare Mass, Größe und Partikelkonzentration in Echtzeit (RT-MALS). Mit RT-MALS können kritische Qualitätsattribute (CQAs) direkt überwacht werden, um schnelles Feedback zur Produkt- und Prozessqualität zu erhalten.


Vorteile von RT-MALS

  • Beschleunigung von Prozessentwicklung und Scale-up
  • Erhöhung der Ausbeute, Verkürzung der Gesamtzeit bis zur Chargenfreigabe
  • Zuverlässige Aufrechterhaltung der Produktqualität

Wo sich MALS und PAT treffen

Das ultraDAWN ist ein einzigartiges Mitglied der DAWN®-Familie von MALS-Geräten. Anstatt im analytischen Labor zu stehen, ist es an die Bioprozessentwicklung und Produktionsumgebung angepasst. Zusammen mit der Echtzeit-Software OBSERVER real-time software, berechnet und meldet ein ultraDAWN Molmasse, Größe, Partikelkonzentration und andere Attribute bis zu 300 Mal pro Minute während eines Arbeitsvorgangs wie der chromatographischen Reinigung oder der Produktion von Lipid-Nanopartikeln. Es kann auch mit der ASTRA-Software für eine detaillierte Post-Prozess-Analyse unmittelbar nach dem Lauf verwendet werden.

PAT-Instrumente überwachen in der Regel Prozessparameter wie pH-Wert, Temperatur, Druck, UV-Strahlung und Ausgangsmaterial, die nur indirekt mit den Produkteigenschaften und der Qualität verbunden sind. UltraDAWN revolutioniert die Prozessentwicklung mit seinen kontinuierlichen, direkten Messungen der tatsächlichen Produkteigenschaften.

Auf der NEON-Plattform aufbauend, bietet ein ultraDAWN eine intelligente Benutzeroberfläche, die Echtzeit- und Zeitsequenzen von Molmasse, Größe und/oder Partikelkonzentration sowie eine Systemzustandsdiagnose und einen Ereignisverlauf anzeigt. Mit Photodetektoren in achtzehn Streuwinkeln und einem weiteren zur Messung des durch die Durchflusszelle übertragenen Lichts bietet das ultraDAWN eine Lösung zur Überwachung mehrerer biophysikalischer Produkteigenschaften:

Makromoleküle:

  • Mw von 103 bis 109 g/mol
  • Rg von 10 bis 250 nm

Nanopartikel:

  • Radius von 10 to 250 nm
  • Partikelkonzentration (Konzentrationsbereich hängt von der Partikelgröße ab)

AAV und andere kleine virale Vektoren:

  • Vollkapsid:Gesamtkapsid-Verhältnis Vg/Cp
  • Gesamt-, Voll- und Leerkapsid-Titer (AAV/ml)
  • Gesamtmolekulargewicht von AAV, Kapsid und Genom
  • rms Radius Rg

UltraDAWN bietet vielseitige Optionen für PAT, darunter:

  • Inline- oder Online-Konfiguration
  • Inline-Durchfluss bis zu 150 mL/min
  • Prozessprobenahme oder Slipstream-Durchflussraten von 0,1 mL/min bis 10 mL/min
  • Analoge Integration mit präparativer Chromatographie im Labormaßstab und anderen Verarbeitungsgeräten
  • Digitale Integration mit Produktionssteuerungssoftware über OPC-UA

ultraDAWN

Optionen zur Prozessintegration

Optionen für die Prozessintegration

  • Inline- oder Online-Konfiguration
  • Inline-Durchfluss bis zu 150 mL/min
  • Prozessprobenahme oder Slipstream-Durchflussraten von 0,1 mL/min bis 10 mL/min
  • Integration mit Produktionssteuerungssoftware über OPC-UA

ultraDAWN AKTA

In-line - ür kontinuierliche Prozesse, die mit einem Durchfluss von weniger als 150 ml/min ablaufen, wie z. B. die mikrofluidische Verkapselung von Medikamenten oder chromatografische Reinigungsschritte, bietet RT-MALS in-line die kürzeste Rückkopplungsschleife, während das ultraDAWN den gesamten Prozessstrom beprobt.

in-line monitoring, on-line monitoring

On-line - Wenn die Verarbeitung innerhalb eines festen Volumens stattfindet, z. B. in einem Homogenisator, oder wenn der Prozessfluss mehr als 150 ml/min beträgt, wird die Lösung beprobt oder ein Bypass-Strom vom Herstellungsprozess zum ultraDAWN umgeleitet. RT-MALS-Daten werden nahezu in Echtzeit erzeugt.

in-line monitoring, on-line monitoring

RT-MALS für PAT

Eine PAT-Strategie, die das ultraDAWN für RT-MALS einbezieht, führt zu kürzeren Entwicklungszeiten und weniger Proben, die Off-line analysiert werden muss und meist in andere Laboren durchgeführt wird. Mit der Echtzeit-CQA-Analyse können Prozessmargen optimiert und Sollwertabweichungen sofort erkannt werden, was die Anzahl der verworfenen Produkte reduziert und die Ausbeute erhöht.

RT-MALS in der Laborforschung

RT-MALS kann schon früh in der Prozessentwicklung eingesetzt werden, wie im Technikumsmaßstab und sogar in kleinerem Maßstab, z. B. bei der regelmäßigen Produktion von kleinen Materialchargen für die Forschung und Entwicklung. Die Erfahrung mit RT-MALS im Labormaßstab ebnet den Weg für eine effektive Implementierung in der Produktion.

RT-MALS im Scale-up vom Labor zur Produktion

Scale-up bedeutet oft eine Neuentwicklung des Prozesses, was die Offline-Analyse zahlreicher Proben aus Zwischen- und Endschritten erfordert. RT-MALS beschleunigt das Scale-up erheblich: Es liefert Echtzeit-Feedback, das die Auswirkung von Methodenoptimierungen auf die CQAs anzeigt, und reduziert gleichzeitig den Aufwand und die Anzahl der offline analysierten Proben.

Im Gegensatz zu komplexen at-line PAT-Geräten kann ultraDAWN nach Abschluss des Scale-ups einfach im Prozessfluss belassen werden, um den Endprozess kontinuierlich oder periodisch zu überwachen.

RT-MALS in Lab R&D

RT-MALS in der Fertigung

ultraDAWN und die OBSERVER-Software sind einfache, robuste Technologien, die in der Serienproduktion auf unterschiedliche Weise eingesetzt werden können. In der Anfangsphase können Techniker molare Masse und/oder Größe visuell überwachen und bei Bedarf in den Prozess eingreifen. Mit zunehmendem Vertrauen in die Fähigkeiten und die Zuverlässigkeit von RT-MALS können Techniker eine vollautomatische Prozesssteuerung mit den konfigurierbaren Triggern von OBSERVER implementieren. In beiden Fällen können alle Daten nach der Produktion überprüft werden, um festzustellen, ob Abweichungen aufgetreten sind.


RT-MALS in Lab R&D

Aufreinigung von Viren

Um virusangereicherte Fraktionen während der chromatographischen Reinigung durch Ionenaustausch zu sammeln, überwacht RT-MALS den Partikelradius R. Der Auslöser wird so eingestellt, dass er sich einschaltet und ein Sammelventil aktiviert, wenn R innerhalb eines geeigneten Bereichs liegt, um monomere Viruspartikel von kleineren Proteinen, DNA, Virusaggregaten oder Zelllysatfragmenten zu unterscheiden.

ultradawn reporting

Ultrafiltration

Ein Tangentialflussfiltrationsschritt zur Konzentrierung viraler Vektoren kann von einem ultraDAWN gesteuert werden, der zur Überwachung der Partikelkonzentration eingerichtet ist. Der ultraDAWN ist in einer Online-Konfiguration über eine Pumpe mit dem TFF-Durchflussweg verbunden und empfängt kontinuierlich Proben (die anschließend in das TFF-System zurückgeführt werden). In OBSERVER wird der Auslöser so programmiert, dass er sich einschaltet, wenn die Konzentration über dem festgelegten Endpunkt liegt, und dem Kontrollsystem signalisiert, den Prozess zu beenden.

ultradawn reporting

AAV-Kapsidgehalt und Aggregation

Die Anreicherung von vollständigen AAV-Vektoren erfolgt häufig durch Ionenaustauschchromatographie, wobei RT-MALS das Verhältnis Vg/Cp (voll:gesamt), leere und volle Titer und mehr bestimmt. Die Vergrößerung des Partikelradius ist für die Identifizierung von Aggregaten nützlich. Hier wurde der Auslöser gesetzt, wenn Vg/Cp zwischen 0,4 und 1,2 lag.

ultradawn reporting

Liposomen-Homogenisierung

RT-MALS überwacht den Radius und löst aus, wenn er außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt, um zu verhindern, dass nicht spezifikationsgerechtes Produkt den Sammelbehälter kontaminiert. Siehe AN8006: In-line monitoring of liposome size by RT-MALS.

ultradawn reporting

Protein-Bind-and-Elute-Reinigung

Die Molmasse von Proteinen oder Nukleinsäuren kann auch durch RT-MALS in einem Bind-and-Elute-Chromatographie-Polishing-Schritt zuverlässig überwacht werden, wenn die Elutionskonzentration unter ~ 2 g/L liegt. Hier eluiert zuerst eine niedermolekulare Spezies, dann ein Monomer mit zunehmendem Aggregatgehalt, der sich im Mw widerspiegelt.

ultradawn reporting

Protein-Durchfluss-Reinigung

Das durch RT-MALS ermittelte gewichtsmittlere Molekulargewicht kann zur Schätzung des Aggregatgehalts in einem Polishing-Schritt unter Verwendung eines ultraDAWN in-line mit der hydrophoben Interaktionschromatographie im Durchfluss verwendet werden. In diesem Beispiel mit einem mAb von 146,8 kDa ist der Trigger von OBSERVER auf eine Bande zwischen 145 und 152,5 kDa programmiert, wobei letztere 3,5 % Aggregat entspricht. Der Trigger schaltet sich nach 31 Minuten ein und nach 91 Minuten aus, was einem Gesamtaggregatgehalt von 0,9 % im Pool entspricht.

ultradawn reporting

Depolymerisation von Polysacchariden

Bei diesem Verfahren muss die Hydrolyse des Polysaccharids gestoppt werden, wenn es das Zielmolekulargewicht von 350 kDa erreicht. Bei der Online-Konfiguration wird die Probe kontinuierlich aus dem Reaktor entnommen, mit Puffer verdünnt und dem ultraDAWN zugeführt. RT-MALS überwacht das Molekulargewicht und löst den Trigger aus, wenn das Molekulargewicht unter dem festgelegten Endpunkt liegt.

ultradawn reporting

OBSERVER

OBSERVER RT-MALS-Software erfasst Echtzeit-Mehrwinkel-Lichtstreudaten von ultraDAWN und berechnet und meldet dann Molmasse, Radius und/oder Partikelkonzentration bis zu 300 Mal pro Minute. Wenn die RT-MALS-Ergebnisse von den Spezifikationen abweichen oder den Prozessendpunkt erreichen, kann OBSERVER einen Trigger senden, um den Prozess zu steuern, entweder über eine analoge Spannung oder digital über OPC-UA. OBSERVER kann auch Echtzeitmessungen zur Verwendung durch Prozesssteuerungssoftware über Analogspannung oder digital über OPC-UA übertragen.

Die GMP-Anforderungen werden durch den Betrieb von OBSERVER als OPC-UA-Server für einen OPC-UA-Client wie SIPAT oder DeltaV erfüllt.

ASTRA®

ASTRA: Das ultraDAWN kann mit der bekannten ASTRA-Software von Wyatt im Post-Processing-Modus verwendet werden. Die Daten werden während des Prozesses erfasst und kurz nach Abschluss des Prozesses analysiert, um die Leistung zu bewerten und den über die Prozessdauer entnommenen Fraktionen Molmassen-, Größen- oder Partikelkonzentrationswerte zuzuordnen.

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Messung  
Molmassenbereich 1 kDa bis 1 GDa1
Molarer Größenbereich (Rg) 10 nm bis 250 nm1
Datenerfassungsbereich 30 Messungen/min
Genauigkeit 5 %2
Wiederholbarkeit 2 %
Fluidics  
Lösungsmittelkompatibilität Kompatibel mit wässrigen und organischen Laufmitteln. Benetzte Materialien sind 316 Stahl, Quarz- oder F2-Glas, und Kalrez
Maximale Flussrate 5 mL/min @ 1 cP3
Maximale Viskosität 30 cP
Optik  
MALS Detektion Hohe Verstärkung, hoher dynamischer Bereich der Photodioden auf 18 Detektionswinkeln
Elektronik  
Analoge Eingänge 4 analoge Eingänge für externe Signale von -10V bis +10V
Analoge Ausgänge 4 analoge Ausgänge zum Senden von Triggersignalen an Prozessgeräte
Weitere Eingänge/Ausgänge Alarm ein, Alarm aus/Weiterleiten
Computer Interface  Ethernet
Front Panel Display 10.1" (257 mm), Kapazitives Hochauflösendes Display mit Multi-Touch Funktionalität, zeigt Signale, Grafen, Instrumenteinstellungen und Diagnose
Dimensionen 58 cm (L) x 36 cm (W) x 26 cm (H)

1Abhängig vom dn/dc, Probenkonzentration und chromatografischer Methode, bestimmt mit Standardbedingungen.

2Die Genauigkeit nimmt ab, wenn die Proben- oder Umgebungstemperatur um mehr als ± 5 °C von der Kalibriertemperatur abweicht.

3Die maximale Durchflussrate nimmt mit der Viskosität ab.


Die benötigte Computerkonfiguration kann in Computer Anforderungen gefunden werden.

Änderungen der technischen Daten ohne Vorankündigung vorbehalten.

Andere MALS Detektoren

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DAWN® - Der empfindlichste MALS-Detektor, der auf dem Markt erhältlich ist. Beinhaltet Detektoren auf 18 Winkeln zur Bestimmung von molaren Massen im Bereich von 200 Da bis 1 GDa und Radien von 10 - 500 nm.

  • Standardoption: Raumtemperatur
  • Heiz/Kühl-Option: -15 °C bis +150 °C
  • Hochtemperatur-Option: Raumtemperatur bis +210 °C

Das DAWN bietet spezielle Optionen zur Behandlung von fluoreszierenden Proben: Fluoreszenz-Sperrfilter und einen Infrarot-Laser (785 nm).

miniDAWN® - In der Empfindlichkeit nur vom DAWN übertroffen. Beinhaltet Detektoren auf drei Winkeln zur Bestimmung von Molmassen im Bericht von 200 Da bis 10 MDa und Radien von 10 - 50 nm. Es ist nur in der Raumtemperaturversion erhältlich.

microDAWN® - Der erste MALS-Detektor für die UHPLC, mit einer Interdetektor-Dispersion von nur 1,5 µL. Beinhaltet Detektoren auf 3 Winkeln zur Bestimmung von molaren Massen von 200 Da bis 20 MDa und Radien von 10 - 50 nm. Es ist nur in der Raumtemperaturversion erhältlich.

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