バイオ医薬品製造における過酸化水素除染プロセスの設計フレームワーク構築

生物制药生产中过氧化氢净化工艺设计框架的构建

基本信息

批准号：
19J14085
负责人：
藪田啓奨
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、バイオ医薬品製造における過酸化水素除染プロセスの設計フレームワーク構築を目的としている。除染プロセスの設計が、バイオ医薬品製造に与える影響を、長期的なスケジューリングや、短期的な現象という観点から分析できるモデルを構築する。モデルを利用したフレームワークとしてまとめた。平成31年度では、以下の3点に取り組んだ。１点目は、除染プロセス設計とスケジューリングの統合的設計である。バイオ医薬品製造における製造ラインの切り替え操作として、製造設備の除染や洗浄、滅菌を考慮した。一つのラインで複数種類の製品を製造する場合のスケジューリングは生産性に影響を与えることが知られており、過酸化水素除染プロセスも同様に影響する。製造ラインの切り替え操作に要する時間と、バイオ医薬品の充填時間を考慮できるスケジューリングモデルを構築することで、製造パターンと製品パターンに応じた適切なプロセス設計が可能となった。特に過酸化水素耐性の低い製品の小スケールでの生産において、除染プロセス設計の影響が大きくなることを示した。2点目は、ポリマーへの過酸化水素の収着・放出モデル構築である。除染プロセス運転後のバイオ医薬品製造では、微量の残留過酸化水素が製品品質へ悪影響を及ぼす可能性がある。ポリマー物性による過酸化水素の収着量・放出量を計算するモデルを構築し、ポリエチレンなどの製造環境で頻繁に用いられるポリマーを用いた実験を実施することで物性を推算した。ポリマーの種類・使用量による過酸化水素濃度低減への影響を定量的に評価することが可能となった。3点目は、過酸化水素除染プロセス設計のためのフレームワーク構築である。従来の設計に比べて、モデル化・シミュレーションを活用することでより多くの情報を扱い、プロセス設計の自由度を増加させることが可能となった。同時設計、そして関係者間での情報の共有の重要さを示した。

这项研究旨在为生物制药制造中的过氧化氢去污染过程建立设计框架。我们将建立一个模型，可以从长期调度和短期现象的角度分析去污染过程设计对生物制药制造的影响。这是一个利用模型的框架。在2019财年，我们解决了以下三点：第一个是净化过程设计和调度的集成设计。制造设施的去污，清洁和灭菌被认为是切换生物制药生产线的操作。已知在一条线上生产多个产品时的调度会影响生产力，并且过氧化氢去污染过程也会影响。通过构建一个调度模型，该模型考虑了切换生产线和生物制药的填充时间所需的时间，可以根据制造和产品模式设计适当的流程。已经表明，去污染过程设计的效果很大，尤其是在生产低氢氧化氢耐药性的小型产品中。第二点是建造一种用于吸附和过氧化氢释放到聚合物上的模型。在净化过程后的生物药物制造中，痕量的残留氢过氧化氢会对产品质量产生负面影响。构建了一个模型，以计算由于聚合物的物理特性而引起的过氧化氢和释放的量，并使用经常在制造环境（例如聚乙烯）中使用的聚合物进行实验以估计物理特性。已经有可能定量评估使用的聚合物类型和量对降低过氧化氢浓度的影响。第三点是建立一个设计过氧化氢去污染过程的框架。与传统设计相比，通过使用建模和仿真，可以处理更多信息并增加过程设计的自由度。它证明了利益相关者同时设计和信息共享的重要性。