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。

本研究旨在构建生物制药制造中过氧化氢净化过程的设计框架。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净化工艺设计对生物制药制造的影响。它是使用该模型编译为框架的。 2019财年，我们做了以下三点工作。第一点是净化工艺设计与调度的一体化设计。生产设备的净化、清洁和灭菌被视为生物制药生产中的生产线切换操作。众所周知，在一条生产线上制造多种类型的产品时的调度会影响生产率，过氧化氢净化过程也会产生影响。通过构建考虑生产线切换操作所需时间和生物制药填充时间的调度模型，可以设计适合制造模式和产品模式的流程。结果表明，在小规模生产具有低过氧化氢耐受性的产品时，净化工艺设计的影响尤其大。第二点是构建过氧化氢吸附和释放到聚合物上的模型。在生物制药生产过程中，净化工序操作后，微量的过氧化氢残留可能会对产品质量产生不利影响。我们构建了一个模型，根据聚合物的物理性质来计算过氧化氢的吸附和释放量，并通过使用聚乙烯等制造环境中常用的聚合物进行实验来估算物理性质。定量评估所用聚合物的类型和用量对降低过氧化氢浓度的影响已成为可能。第三点是过氧化氢去污工艺设计框架的构建。与传统设计相比，建模和仿真使我们能够处理更多信息并增加工艺设计的自由度。它证明了利益相关者之间同步设计和信息共享的重要性。