Real-Time MALS
Echtzeit-Mehrwinkel-Lichtstreuung = RT-MALS für PAT
Bisher wurde MALS traditionell eher im analytischen Labor eingesetzt, aber MALS kann auch zur Entwicklung, Überwachung und Steuerung von Produktionsprozessen für Nanopartikel, Biopharmazeutika und Polymere genutzt werden. RT-MALS für PAT-Umgebungen misst die molare Masse (Mw), den Radius (R oder Rg) und die Partikelkonzentration in Echtzeit. RT-MALS kann einen Prozessendpunkt bestimmen, die gewünschte Fraktion sammeln oder Abweichungen von definierten Produktattributen markieren. Diese Technik wird mit einem ultraDAWN™ MALS Instrument und der OBSERVER™ Software implementiert.
Vorteile von RT-MALS:
- Beschleunigung von Prozessentwicklung und Scale-up
- Erhöhung der Ausbeute, Reduzierung der Gesamtzeit bis zur Chargenfreigabe
- Zuverlässige Aufrechterhaltung der Produktqualität
Messen Sie das Produkt, nicht den Prozess!
Traditionelle PAT überwacht Prozessparameter wie Konzentration, Temperatur, pH-Wert und Ausgangsmaterial. RT-MALS stellt einen Durchbruch in der Prozessanalytik für die Produktion von Nanopartikeln, Biopharmazeutika und Polymeren dar: Kritische Qualitätsattribute (CQAs) können direkt inline oder online überwacht werden, um ein schnelles Feedback zu Produkteigenschaften und Prozessqualität zu liefern.
RT-MALS eignet sich für hochentwickelte Produkte wie Polysaccharid-Antigene, monoklonale Antikörper, wirkstoffbeladene Liposome, virale Vektoren oder Lipid-Nanopartikel zur Gentherapie. RT-MALS quantifiziert die Größe, die molare Masse und die Partikelkonzentration und schaltet Trigger für den Prozess, wenn diese Werte bestimmte Bereiche erreichen oder davon abweichen. In Verbindung mit der OBSERVER RT-MALS Software misst das ultraDAWN die primären CQAs für eine verbesserte Ausbeute und Qualität, dort wo es am meisten zählt: in der Produktion.
ultraDAWN
Das ultraDAWN RT-MALS Instrument ist Teil der DAWN-Familie von Mehrwinkel-Lichtstreuinstrumenten und verfügt über Detektoren für 18 verschiedene Streuwinkel plus einen für den Primärlichtstrahl. Im Gegensatz zu den DAWN, miniDAWN und microDAWN Instrumenten, die für den Einsatz in der analytischen HPLC und UHPLC optimiert sind, ist das ultraDAWN für Prozessumgebungen geeignet. Es ist das einzige MALS Instrument das zusammen mit der OBSERVER Software Lösungen für diese PAT Applikationen bietet:
- Makromoleküle: Mw (gewichtsmittlere molare Masse) von 103 bis 109 g/mol und Rg (rms-Radius) von 10 bis 250 nm
- Nanopartikel: z-mittlerer Radius von 10 bis 250 nm und entsprechende Partikelkonzentration (Konzentrationsbereich abhängig von der Partikelgröße)
Das ultraDAWN bietet vielseitige Optionen für PAT, einschließlich:
- In-Line- oder On-Line-Konfiguration
- Prozess- oder Slipstream-Flussraten von 0.1 mL/min bis 5 mL/min
- Integration mit Produktionssteuerungssoftware über OPC
OBSERVER
OBSERVER erfasst Echtzeit-Mehrwinkel-Lichtstreudaten vom ultraDAWN und berechnet molare Masse, Radius und/oder Partikelkonzentration dreißigmal pro Minute. Wenn die RT-MALS Ergebnisse von den Spezifikationen abweichen oder den Prozessendpunkt erreichen, kann OBSERVER einen Trigger zur Steuerung des Prozesses senden. Der Trigger kann als analoge Spannung oder digital per OPC gesendet werden.
GMP-Anforderungen werden durch den Betrieb von OBSERVER als OPC-Server für SIPAT oder DeltaV erfüllt.
Real-Time-Betrieb
In-Line - Für kontinuierliche Prozesse, die bei Flussraten unter 5 mL/min stattfinden, wie z.B. mikrofluidische Wirkstoffverkapselung oder chromatographische Reinigungsschritte. In-line RT-MALS bietet die kürzeste Feedback-Schleife, da das ultraDAWN den gesamten Prozessstrom analysiert.
On-Line - Wenn die Verarbeitung innerhalb eines festen Volumens stattfindet, wie z.B. in einem Homogenisator, oder wenn der Prozessfluss größer als 5 mL/min ist, wird ein Bypass-Strom vom Herstellungsprozess zum ultraDAWN geleitet. RT-MALS-Daten werden nahezu in Echtzeit erzeugt.
At-Line / Off-Line - Genaue Molmassen- und Größenmessungen mit voller Auflösung von Molmassenverteilungen, Aggregaten und Fragmenten können at-line mit den MALS- und RI-Detektoren von Wyatt für UHPLC, microDAWN und microOptilab durchgeführt werden. Diese können mit einem automatisierten UHPLC-Probenahme-Front-End wie Waters PATrol gekoppelt werden.
Für schnelle, automatisierte at-line Nanopartikelgrößen- und Konzentrationsmessungen ist der DynaPro Plate Reader bestens geeignet.
Off-Line - Für detaillierte Analysen können Produkte durch Techniken wie SEC-MALS oder FFF-MALS charakterisiert werden. Diese liefern vollständige, hochauflösende Verteilungen von molarer Masse und Größe, allerdings nicht in Echtzeit. Dazu wird ein Standard-DAWN® -MALS Instrument zusammen mit einer SEC oder einer Eclipse™ Feldflussfraktionierung eingesetzt.
Der DynaPro Plate Reader kann für automatisierte At-Line Messungen von Größe und Konzentration von Nanopartikeln eingesetzt werden.
RT-MALS für PAT
Eine PAT-Strategie mit ultraDAWN für RT-MALS führt zu kürzeren Entwicklungszeiten und weniger Proben, die an Offline-Analyselabore geschickt werden müssen. Mit der Echtzeit-CQA-Analyse können Prozessmargen optimiert und Attributabweichungen sofort erkannt werden, was die Anzahl der verworfenen Produkte reduziert und die Ausbeute erhöht.
RT-MALS im F&E Labor
RT-MALS kann schon früh in der Prozessentwicklung eingesetzt werden - im Technikumsmaßstab und sogar in kleinerem Maßstab, wie 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 und damit die Offline-Analyse zahlreicher Proben aus Zwischen- und Endschritten der Entwicklung. 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 zu analysierenden Proben.
Im Gegensatz zu komplexen at-line PAT-Geräten kann das ultraDAWN nach Abschluss des Scale-Ups einfach im Prozess belassen werden, um den Endprozess kontinuierlich oder periodisch zu überwachen.
RT-MALS in der Fertigung
ultraDAWN und die OBSERVER-Software sind einfache, robuste Technologien für die Serienproduktion und können auf unterschiedliche Weise eingesetzt werden. In der Anfangsphase können Techniker molare Masse und 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 eventuelle Abweichungen zu analysieren.
Virus-Aufreinigung
RT-MALS überwacht den Partikelradius innerhalb des spezifizierten Bereichs. So können kleinere Proteine oder DNA und größere Zellfragmente differenziert werden, um nur die virus-angereicherten Fraktionen zu sammeln.
TFF-Konzentration
RT-MALS überwacht die Partikelkonzentration im Verlauf der Tangentialflussfiltration und informiert bei Erreichen des spezifizierten Endpunktes, wodurch der Prozessschritt beendet werden kann.
Polysaccharid-Depolymerisation
RT-MALS überwacht das Molekulargewicht und informiert bei Unterschreiten des spezifizierten Endpunkts, um den Homogenisierungsprozess zu beenden.
Liposomen-Homogenisierung
RT-MALS überwacht den Radius und informiert, wenn der Radius außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt. So wird eine Kontamination des Auffanggefäßes mit Nebenprodukten verhindert.
