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

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。

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。