Process mass spectrometry in pharmaceutical and cell culture processes

Význam tématu

Gasová analýza pomocí hmotnostní spektrometrie (MS) umožňuje nepřetržité a přesné sledování klíčových parametrů v procesech fermentace a sušení farmaceutických a biotechnologických produktů.

Cíle a přehled studie / článku

Článek přináší přehled využití MS při online sledování složení plynné fáze v bioreaktorech a sušičkách. Autor ukazuje výhody magnetického sektoru a kvadrupólových analyzátorů pro řízení procesů fermentace a odstraňování rozpouštědel.

Použitá metodika a instrumentace

MS analyzuje koncentrace O2, CO2, dusíku, argonu a organických rozpouštědel v reálném čase s cyklem do 5 sekund. Sampling probíhá za vysokého vakua (10⁻⁵ až 10⁻⁶ mbar).

• Magnetický sektor: vysoká přesnost, odolnost proti kontaminaci, dlouhé intervaly mezi kalibracemi.
• Kvadrupól: rychlé měření, kompaktní konstrukce.
• Kalibrace: plynové standardy v lahvích nebo kapalné standardy pro vysoké koncentrace rozpouštědel.

Hlavní výsledky a diskuse

V experimentu na dvou bioreaktorech vykazoval MS zvýšení CO2 a snížení O2 na výtoku, což korespondovalo s daty Viable Cell Count. V fermentaci Bio-1 byly rozdíly větší, což odpovídalo vyšší buněčné aktivitě.
V sušení produktů v rotačních a vakuových sušičkách MS umožnil detekci odstraňovaných rozpouštědel v reálném čase. Příklad prokázal schopnost rozlišit směs pěti různých rozpouštědel bez vzájemného rušení.

Přínosy a praktické využití metody

• Nepřímé, neinvazivní měření fysiologického stavu kultury během fermentace.
• Řízení koncového bodu fermentace pro optimální výtěžek.
• Minimalizace offline vzorkování a zkrácení výrobních časů díky online kontrole sušení.
• Snížení nákladů na reinstalaci procesů a údržbu díky dlouhodobé stabilitě instrumentace.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace ML a AI pro prediktivní analýzu dat z MS.
• Vývoj miniaturizovaných MS senzorů pro inline aplikace v menších reaktorech.
• Rozšíření metodiky o další plynné a těkavé analýty pro komplexní profilování procesů.

Závěr

Gasová MS představuje efektivní nástroj pro online monitoring a řízení fermentačních a sušících procesů. Magnetický sektor nabízí nejlepší kombinaci přesnosti a stability pro dlouhodobé nasazení v průmyslových podmínkách.

Reference

Žádné explicitní publikované reference v původním textu.