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不分公母无菌连接器之路:不分公母无菌连接器如何提高灵活性、加快转换、降低成本

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-08-11 15:42  浏览次数:293
摘 要:  一次性使用技术在快速演进,将在生物制药行业得到广泛应用。认识到这项技术的巨大潜力之后,生物制药行业已积极采取措施改进

  一次性使用技术在快速演进,将在生物制药(http://www.chemdrug.com/)行业得到广泛应用。认识到这项技术的巨大潜力之后,生物制药行业已积极采取措施改进现有技术的设计和灵活  性,不久,这一技术便会成为行业标准。随着一次性使用系统自身的发展完善,它在全球竞争保持领先的亚洲新兴市场中也得以蓬勃发展。
  在亚洲,新的创业公司(http://www.chemdrug.com/company/)比已有一段历史的西方国家公司更具有优势,因为它们可以灵活地选择得以证实的一次性使用系统,从而避免受到来自废弃不锈钢系统所产生的沉没成本的牵制1。
  尽管欧洲目前在一次性使用技术市场占主导地位(北美紧随其后),但是一次性使用技术未来几年在亚太地区的增长将最为强劲 。中国是全球第二大制药市场 ,因此是一次性使用技术的一个主要潜在市场。尽管中国制药市场可能远没有西方同行成熟,但是中国庞大的人口规模,加上经济和人口发展、政府刺激、民众卫生意识增强、市场整合以及研发能力的提高4,认定中国作为一个成熟的优质制药市场具有巨大潜力。
  因此,随着制药行业的发展,对一次性使用技术的需求与行业对更先进生物制药市场和更高制药品(http://www.chemdrug.com/)质的需求同步增加。对一次性使用技术的巨大需求可归因于进入中国的门槛较低使之易于实施。中国公司敏于利用一次性使用技术带来的巨大好处,比如通过提高生产率和制药效率来实现长期的实质性成本节约(对环境的影响更小)。此外,一次性使用技术在中国增长的因素还包括政府的强力支持和私人投资的足够信心。这进一步推动中国成为亚太地区增长最快的一次性使用市场。
  凭借不受公母限制均可彼此互连的优势,不分公母无菌连接器可提高一次性使用系统在各种生物处理应用场合的灵活性。不分公母连接器降低系统复杂度。这反过来又降低对库存管理的要求,简化操作人员培训并减少制造套件时的错误连接。事实上,这种新型连接器设计可能将推动行业变革,就像从不锈钢可重复使用系统到一次性使用系统的转变一样。像管连接器这样小的东西怎么会有这种影响呢?这要从连接器的历史说起。
  在生物工艺中,起先使用的是可重复使用的不锈钢系统、带有钢质容器的专用处理设备(http://www.chemdrug.com/sell/22/)和永久连接管道。凭借这种方法,大型生物制药厂(http://www.chemdrug.com/company/)家得以生产更多数量的产品(http://www.chemdrug.com/invest/),但是这种方法存在两大缺点:建造这些处理设备的成本与耗时,设备建好后工艺变更的难度。随着行业增长,生物制药厂家(http://www.chemdrug.com/company/)开发更多不同药品、更快地将药品推向市场并降低成本的压力也在增加。因此,在转换增多的情况下促进生产周期的缩短是很有必要的。
  一次性使用系统包括袋子、装管、连接器和过滤器,提供满足行业所需的操作灵活性。一次性使用连接器的一大好处是设计制造商可以采购预先灭菌的清洁连接器,从而有效“外包”传统不锈钢系统所需的清洁和灭菌操作。这不仅降低了验证和操作费用,还提高了药品开发和交付的速度与安全性。一次性使用最开始是在无菌细胞培养基和工艺缓冲存储应用(使用了第一批无菌培养基袋)中得到认可。此后,工程师开发了一次性使用生物反应器。这些生物反应器很快走出研发实验室,应用于试验(http://www.chemdrug.com/sell/24/)工厂和生产设施。去年的网上调查报告指出,50%受访者认为,由于一次性使用试点规模解决方案的出现,不锈钢中试规模的50升至500升生物反应器/发酵罐越来越过时(Aspen alert,2015年4月23日)。
  对于许多研究和中小规模操作而言,一次性使用系统是合适的选择。这些设施需要能够轻松地向组合中添加新产品,迅速转换流程并快速按需要做出流程调整。一次性使用系统的好处在大型操作中也有所体现,混合系统(不锈钢组件与一次性使用组件相结合)在现有不锈钢设备的制造商中较受欢迎。无论大小,所有生物处理器均要适应流程并执行转换,同时达到上市时间的要求和效率目标。还有一些药品和合约制造商专注于内部项目,将其流程和设施中的一次性使用设计标准化,从而降低一次性使用系统制造的复杂性。
  这让我们想到软管连接器。在一次性使用和混合生物处理系统中,软管连接器是经常受到忽视但是非常重要的组件。一次性使用系统需要各组件和流程之间安全、可靠、无泄漏地连接。这些连接与在整个处理系统中用作入口和出口的硅胶管或热塑性塑料管一起使用。一次性使用连接器是一次性使用系统中的第一道,也是最后一道防线。如果没有可靠而坚固的连接器,那么使用最好的袋子、最好的过滤器和最好的软管也是没有意义的。
  如何从公母连接器转向不分公母连接器
  尽管公母连接器已经是实施一次性使用技术的关键组成部分,但是使用典型的公母连接器会导致意料之外的后果,而这种后果可以通过不分公母连接器来消除。
  许多处理者会遇到来自多个供应(http://www.chemdrug.com/sell/)商的不同一次性使用系统公母相同的苦恼(一个系统是公性那一半,而另一个系统也是公性那一半)。系统由于公母相同而无法连接尤其令人沮丧,因为这个问题通常在要使用系统时才发现。这意味着用户必须快速获得某种适配器件来连接两个系统,因此需要马上实现连接。例如,如果处理者收到上述两个系统(每个系统均是公性连接器那一半),那么他/她需要获得两个母性连接器、一段软管和某种可固定连接器软管的设施(即束线带、倒钩固定架等)。随后,处理者需要把两个母性那一半安装到软管上,固定软管,并在内部用高压灭菌器处理最终装配。这种粗略分段装配给处理者带来几种负面影响:
  • 增加创建适配器组件的材料和人力成本;
  • 增加安装适配器的人力成本;
  • 增加内部高压灭菌组件的成本;
  • 将一次性使用系统的使用推迟到适配器创建并灭菌后;
  • 引入泄漏或污染的额外风险。
  处理同性问题的另一种方式是使用连接器适配器,比如CPC提供的背靠背适配器(参见图1)。但是,这种方案需要预见问题,而且适配器目前不能用于公母无菌连接器。库存问题:任何情况下,在一个组件需要一特配组件时,成品库存需求均可达两倍以上甚至三倍。以每一端均有无菌连接器的简单基本输送管路为例。有三种可能的配置(取决于应用设置):母性对公性版本、公性对公性版本、母性对母性版本(参见图2)。
  其他库存问题包括:
  • 提高订购复杂性,因为处理者需要确定管组与应用的哪个部分搭配;
  • 对一次性制造商的要求更高,因为制造商需要能够生产和贮存三种不同的组件;
  • 交付周期更长,因为系统供应商要贮存数量较少的多种产品而非贮存数量较大的一种产品;
  • 对终端用户的贮存要求提高。
  相反,在同一管组上使用不分公母连接器导致只有一种可能的管组。
  从公母连接器转向不分公母无菌连接器
  不分公母无菌连接器的固有简单性易于把握,但是过渡到不分公母无菌连接器让设计者和处理者产生质疑。常见问题如下:
  • 在过渡到不分公母连接器时,可能遇到什么障碍? 一个障碍可能是不分公母连接器本身的设计。关键是选择真正易用、坚固、不需要额外硬件来安装的连接器。一些连接器用起来比较麻烦,因为需要很多装配步骤来实现最终连接;装配步骤越多,操作者犯错的可能性就越大。如果连接器并不需要硬件(例如三管夹)来确保连接,那么操作者可能误放或忘记安装添加组件。可靠的连接器应当不需要额外硬件。易用坚固的连接器得到正确使用的可能性最大。
  • 为了让不分公母连接器发挥作用,需要对现有设施做出什么改变? 如果处理者已在使用另一种连接器,那么最大障碍是改变控制流程。即使更换连接器可能显著改善某些方面并提高效率,但是验证新连接器的过程可能繁琐而缓慢。然而,一旦通过验证,转向不分公母连接器通常能够改进流程、降低成本、降低培训要求并减少制造车间中的质量问题。
  • 能让软管倒钩大小不同的两个无菌连接器紧密连接吗? 能,只要连接器是来自同一产品系列的。CPC的不分公母设计可实现这种连接。例如,一侧的¾”软管倒钩可与另一侧的¼”软管倒钩紧密连接。这也包括将¾”卫生用品与½”软管倒钩紧密连接。因此,不需要在系统中的其他地方安装异径接头,避免了增加组件和人力成本的额外步骤。
  • 不分公母连接器是迈向标准化的一个步骤吗?关于一次性使用的每场会议(http://www.chemdrug.com/exhibit/)均会谈到标准化。尽管标准化涵盖几个主题,但是最常见的讨论主题之一是连接器兼容性(即互换性)。(BioPlanAssociates,Inc.,2014年4月)生物技术产业理事会™(Biotechnology Industry Council™)《一次性使用连接性分析(http://www.chemdrug.com/sell/76/)》中报告的研究表明,88%的受访者认为连接器兼容性标准化很重要。这项研究还指出,73%的受访者偏好不分公母连接器。为了将一次性使用系统标准化并通过一次性使用技术来消除在设施中遇到的许多头痛问题,终端用户选择易用坚固的不分公母连接器。
  不分公母连接器的应用
  不分公母连接器可用于使用公母连接器的所有输送应用场合,包括套件对套件、种子培养和配制/最终填充。不同之处是不分公母连接器显著降低所有这些处理应用系统的复杂性。因为输送管路中的组件配置就像软管、连接器和过滤器的选择一样具有多样性,所以可行的连接技术需要具备灵活性。由于有多种终端可供选择,因此如今的安装和流动要求可以灵活地得到满足。例如,基本输送管路既可以简单到配有两个不分公母无菌连接器的硅胶管,也可以复杂到:包括装管、SIP连接器、无菌连接器和无菌过滤器。
  需要转换时,终端用户可以拉拔不分公母连接器的贮存、连接组件与流程,从而提高灵活性。无论处于哪个处理阶段,无菌处理器均可实现最大灵活性。
  结论
  就像一次性使用技术随着市场需求应运而生一样,无菌一次性使用连接器也是如此。系统设计者和处理者已最大化一次性使用和混合流程的好处,即灵活性的提高、转换加快、成本降低。现在,生物处理行业也可因无菌处理器降低组件复杂性而受益。

  about Todd Andrews   托德•安德鲁斯
  托德•安德鲁斯是CPC的生物工艺全球销售及业务发展经理。他从事生物工艺行业超过十年,精通一次性使用连接技术。在CPC任职期间,他在工程,市场营销及业务发展方面处于领导地位。同时,托德也是BPSA,ASME-BPE及ASTM E55委员会的一名活跃成员。他取得了马萨诸塞州洛厄尔大学的塑料工程专业理学士以及明尼苏达州,圣保罗的圣托马斯大学工商管理硕士学位。

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  关于 CPC

  CPC(Colder Products Company)是生命科学、生物工艺、工业和化学品处理市场中全球领先的快速插拔接头、普通接头和连接器供应商。CPC 是位于伊利诺伊州道纳斯格罗夫 的美国都福集团的子公司。

 
 
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