Xəbərlər - Bio Əczaçılıq Fermentasiya Prosesində pH Səviyyələrinin Monitorinqi

pH elektrodu fermentasiya prosesində mühüm rol oynayır, əsasən fermentasiya bulyonunun turşuluğunu və qələviliyini izləmək və tənzimləmək üçün xidmət edir. pH dəyərini davamlı olaraq ölçməklə elektrod fermentasiya mühiti üzərində dəqiq nəzarəti təmin edir. Tipik bir pH elektrodu, kimyəvi enerjinin elektrik siqnallarına çevrilməsini idarə edən Nernst tənliyi prinsipi ilə işləyən sensor elektroddan və istinad elektrodundan ibarətdir. Elektrod potensialı məhluldakı hidrogen ionlarının aktivliyi ilə birbaşa əlaqəlidir. pH dəyəri ölçülmüş gərginlik fərqini standart bufer məhlulunun gərginliyi ilə müqayisə etməklə müəyyən edilir və bu da dəqiq və etibarlı kalibrləmə aparmağa imkan verir. Bu ölçmə yanaşması fermentasiya prosesi boyunca sabit pH tənzimlənməsini təmin edir və bununla da optimal mikrob və ya hüceyrə fəaliyyətini dəstəkləyir və məhsulun keyfiyyətini təmin edir.

pH elektrodlarının düzgün istifadəsi, optimal cavabdehliyi və ölçmə dəqiqliyini təmin etmək üçün elektrodun aktivləşdirilməsi də daxil olmaqla bir neçə hazırlıq mərhələsini tələb edir - adətən elektrodu distillə edilmiş suya və ya pH 4 bufer məhluluna batırmaqla əldə edilir. Biofarmasevtik fermentasiya sənayesinin sərt tələblərini ödəmək üçün pH elektrodları yüksək temperaturlu buxar sterilizasiyası (SIP) kimi sərt sterilizasiya şəraitində sürətli cavab müddəti, yüksək dəqiqlik və möhkəmlik nümayiş etdirməlidir. Bu xüsusiyyətlər steril mühitlərdə etibarlı performans təmin edir. Məsələn, qlutamik turşu istehsalında temperatur, həll olmuş oksigen, qarışdırma sürəti və pH-ın özü kimi əsas parametrləri idarə etmək üçün dəqiq pH monitorinqi vacibdir. Bu dəyişənlərin dəqiq tənzimlənməsi həm son məhsulun məhsuldarlığına, həm də keyfiyyətinə birbaşa təsir göstərir. Yüksək temperatura davamlı şüşə membranlar və əvvəlcədən təzyiqli polimer gel istinad sistemlərinə malik bəzi qabaqcıl pH elektrodları ekstremal temperatur və təzyiq şəraitində müstəsna sabitlik nümayiş etdirir və bu da onları bioloji və qida fermentasiya proseslərində SIP tətbiqləri üçün xüsusilə əlverişli edir. Bundan əlavə, onların güclü çirklənməyə qarşı imkanları müxtəlif fermentasiya bulyonlarında ardıcıl performans təmin etməyə imkan verir. Shanghai Boqu Instrument Co., Ltd. istifadəçi rahatlığını və sistem inteqrasiyası elastikliyini artıraraq müxtəlif elektrod birləşdirici seçimləri təklif edir.

Biofarmasevtik preparatların fermentasiya prosesi zamanı pH monitorinqi nə üçün vacibdir?

Biofarmasevtik fermentasiyada, pH-ın real vaxt rejimində monitorinqi və idarə olunması, uğurlu istehsal və antibiotiklər, vaksinlər, monoklonal antikorlar və fermentlər kimi hədəf məhsulların məhsuldarlığını və keyfiyyətini maksimum dərəcədə artırmaq üçün vacibdir. Əslində, pH nəzarəti, fermerlərin torpağın pH-nı məhsul tələblərinə uyğun olaraq necə tənzimləməsinə bənzər şəkildə, "canlı fabriklər" kimi fəaliyyət göstərən mikrob və ya məməli hüceyrələri üçün terapevtik birləşmələrin yetişdirilməsi və sintez edilməsi üçün optimal fizioloji mühit yaradır.

1. Optimal hüceyrə fəaliyyətini qoruyun
Fermentasiya mürəkkəb biomolekullar yaratmaq üçün canlı hüceyrələrə (məsələn, CHO hüceyrələrinə) əsaslanır. Hüceyrə metabolizması ətraf mühitin pH-na çox həssasdır. Bütün hüceyrədaxili biokimyəvi reaksiyaları kataliz edən fermentlərin pH optimalı dardır; bu diapazondan sapmalar fermentativ aktivliyi əhəmiyyətli dərəcədə azalda və ya denaturasiyaya səbəb ola bilər ki, bu da metabolik funksiyanı pozur. Bundan əlavə, qlükoza, amin turşuları və qeyri-üzvi duzlar kimi qida maddələrinin hüceyrə membranı vasitəsilə mənimsənilməsi pH-dan asılıdır. Optimal olmayan pH səviyyələri qida maddələrinin mənimsənilməsinə mane ola bilər ki, bu da suboptimal böyüməyə və ya metabolik balanssızlığa səbəb ola bilər. Bundan əlavə, həddindən artıq pH dəyərləri membran bütövlüyünü poza bilər və bu da sitoplazmatik sızmaya və ya hüceyrə lizisinə səbəb ola bilər.

2. Yan məhsulların əmələ gəlməsini və substrat tullantılarını minimuma endirin
Fermentasiya zamanı hüceyrə metabolizmi turşulu və ya əsas metabolitlər əmələ gətirir. Məsələn, bir çox mikroorqanizmlər qlükoza katabolizmi zamanı üzvi turşular (məsələn, süd turşusu, sirkə turşusu) istehsal edir və bu da pH-ın düşməsinə səbəb olur. Düzəldilmədikdə, aşağı pH hüceyrə böyüməsini maneə törədir və metabolik axını qeyri-məhsuldar yollara doğru dəyişə bilər və yan məhsulların yığılmasını artırır. Bu yan məhsullar hədəf məhsul sintezini dəstəkləyəcək dəyərli karbon və enerji resurslarını istehlak edir və bununla da ümumi məhsuldarlığı azaldır. Effektiv pH nəzarəti istənilən metabolik yolların qorunmasına kömək edir və prosesin səmərəliliyini artırır.

3. Məhsulun sabitliyini təmin edin və parçalanmanın qarşısını alın
Bir çox biofarmasevtik məhsullar, xüsusən də monoklonal antikorlar və peptid hormonları kimi zülallar pH-ın yaratdığı struktur dəyişikliklərinə həssasdır. Sabit pH diapazonundan kənarda bu molekullar denaturasiyaya, aqreqasiyaya və ya inaktivasiyaya məruz qala bilər və potensial olaraq zərərli çöküntülər əmələ gətirə bilər. Bundan əlavə, müəyyən məhsullar turşu və ya qələvi şəraitdə kimyəvi hidrolizə və ya fermentativ parçalanmaya meyllidir. Müvafiq pH-ın saxlanılması istehsal zamanı məhsulun parçalanmasını minimuma endirir, potensialı və təhlükəsizliyi qoruyur.

4. Prosesin səmərəliliyini optimallaşdırın və partiyadan partiyaya ardıcıllığı təmin edin
Sənaye baxımından, pH nəzarəti məhsuldarlığa və iqtisadi cəhətdən səmərəliliyə birbaşa təsir göstərir. Hüceyrə böyüməsi və məhsul ifadəsi kimi müxtəlif fermentasiya mərhələləri üçün ideal pH dəyərlərini müəyyən etmək üçün geniş tədqiqatlar aparılır ki, bu da əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Dinamik pH nəzarəti mərhələyə xas optimallaşdırmaya, biokütlə yığılmasını və məhsul titrlərini maksimum dərəcədə artırmağa imkan verir. Bundan əlavə, FDA və EMA kimi tənzimləyici orqanlar ardıcıl proses parametrlərinin məcburi olduğu Yaxşı İstehsalat Təcrübələrinə (GMP) ciddi şəkildə riayət etməyi tələb edir. pH Kritik Proses Parametri (CPP) kimi tanınır və onun davamlı monitorinqi partiyalar arasında təkrar istehsal olunmanı təmin edir, əczaçılıq məhsullarının təhlükəsizliyini, effektivliyini və keyfiyyətini təmin edir.

5. Fermentasiya sağlamlığının göstəricisi kimi xidmət edin
pH dəyişikliyi tendensiyası kulturanın fizioloji vəziyyəti haqqında dəyərli məlumatlar verir. pH-da qəfil və ya gözlənilməz dəyişikliklər çirklənmə, sensorun nasazlığı, qida maddələrinin tükənməsi və ya metabolik anomaliyalar barədə siqnal verə bilər. pH tendensiyalarına əsaslanan erkən aşkarlama operatorun vaxtında müdaxiləsinə imkan verir, problemlərin aradan qaldırılmasını və bahalı seriya nasazlıqlarının qarşısını almağı asanlaşdırır.

Biofarmasevtika məhsullarında fermentasiya prosesi üçün pH sensorları necə seçilməlidir?

Biofarmasevtik fermentasiya üçün uyğun pH sensorunun seçilməsi, prosesin etibarlılığına, məlumatların bütövlüyünə, məhsulun keyfiyyətinə və tənzimləmə uyğunluğuna təsir edən vacib bir mühəndislik qərarıdır. Seçimə yalnız sensorun performansını deyil, həm də bütün bioemal iş axını ilə uyğunluğu nəzərə alaraq sistematik şəkildə yanaşmaq lazımdır.

1. Yüksək temperatur və təzyiq müqaviməti
Biofarmasevtik proseslərdə adətən in-situ buxar sterilizasiyası (SIP) tətbiq olunur, adətən 121°C və 1-2 bar təzyiqdə 20-60 dəqiqə ərzində. Buna görə də, istənilən pH sensoru bu cür şəraitə təkrar məruz qalmadan tab gətirməlidir. İdeal olaraq, təhlükəsizlik həddini təmin etmək üçün sensor ən azı 130°C və 3-4 bar üçün qiymətləndirilməlidir. Termal dövriyyə zamanı nəmin daxil olmasının, elektrolit sızmasının və ya mexaniki zədələnmənin qarşısını almaq üçün möhkəm möhürləmə vacibdir.

2. Sensor növü və istinad sistemi
Bu, uzunmüddətli stabilliyə, texniki xidmət ehtiyaclarına və çirklənməyə qarşı müqavimətə təsir edən əsas texniki amildir.
Elektrod konfiqurasiyası: Həm ölçmə, həm də istinad elementlərini bir gövdədə birləşdirən kompozit elektrodlar quraşdırma və istifadənin asanlığı səbəbindən geniş istifadə olunur.
İstinad sistemi:
• Maye ilə doldurulmuş istinad (məsələn, KCl məhlulu): Sürətli reaksiya və yüksək dəqiqlik təklif edir, lakin vaxtaşırı doldurulma tələb edir. SIP zamanı elektrolit itkisi baş verə bilər və məsaməli birləşmələr (məsələn, keramika parçaları) zülallar və ya hissəciklər tərəfindən tıxanmağa meyllidir ki, bu da sürüşməyə və etibarsız oxunuşlara səbəb olur.
• Polimer gel və ya bərk hal istinadı: Müasir bioreaktorlarda getdikcə daha çox üstünlük verilir. Bu sistemlər elektrolitlərin doldurulmasına ehtiyacı aradan qaldırır, texniki xidməti azaldır və çirklənməyə davamlı daha geniş maye birləşmələrinə (məsələn, PTFE halqalarına) malikdir. Onlar mürəkkəb, özlü fermentasiya mühitlərində üstün stabillik və daha uzun xidmət müddəti təklif edirlər.

3. Ölçmə diapazonu və dəqiqliyi
Sensor, müxtəlif proses mərhələlərini təmin etmək üçün geniş əməliyyat diapazonunu, adətən pH 2-12-ni əhatə etməlidir. Bioloji sistemlərin həssaslığını nəzərə alaraq, ölçmə dəqiqliyi yüksək qətnaməli siqnal çıxışı ilə dəstəklənən ±0,01 ilə ±0,02 pH vahidləri arasında olmalıdır.

4. Cavab müddəti
Cavab müddəti ümumiyyətlə t90 kimi müəyyən edilir — pH-da addım dəyişikliyindən sonra son göstəricinin 90%-nə çatmaq üçün tələb olunan vaxt. Gel tipli elektrodlar maye ilə doldurulmuş elektrodlara nisbətən bir qədər yavaş reaksiya göstərə bilsələr də, ümumiyyətlə saniyələr əvəzinə saatlıq vaxt şkalaları ilə işləyən fermentasiya idarəetmə dövrələrinin dinamik tələblərinə cavab verirlər.

5. Biouyğunluq
Kultura mühiti ilə təmasda olan bütün materiallar hüceyrənin canlılığına və ya məhsulun keyfiyyətinə mənfi təsirlərin qarşısını almaq üçün zəhərsiz, süzülməyən və inert olmalıdır. Kimyəvi müqaviməti və biouyğunluğu təmin etmək üçün bioemal tətbiqləri üçün hazırlanmış xüsusi şüşə formulaları tövsiyə olunur.

6. Siqnal çıxışı və interfeysi
• Analoq çıxış (mV/pH): İdarəetmə sisteminə analoq ötürmədən istifadə edən ənənəvi metod. Xərc baxımından səmərəli, lakin uzun məsafələrdə elektromaqnit müdaxiləsinə və siqnalın zəifləməsinə qarşı həssasdır.
• Rəqəmsal çıxış (məsələn, MEMS əsaslı və ya ağıllı sensorlar): Rəqəmsal siqnalları ötürmək üçün bortda olan mikroelektronikanı özündə birləşdirir (məsələn, RS485 vasitəsilə). Əla səs-küy toxunulmazlığı təmin edir, uzun məsafəli rabitəni dəstəkləyir və kalibrləmə tarixinin, seriya nömrələrinin və istifadə qeydlərinin saxlanmasına imkan verir. Elektron qeydlər və imzalarla bağlı FDA 21 CFR Part 11 kimi tənzimləyici standartlara uyğundur və bu da onu GMP mühitlərində getdikcə daha çox populyar edir.

7. Quraşdırma interfeysi və qoruyucu korpus
Sensor bioreaktordakı təyin olunmuş portla (məsələn, üçqat sıxac, sanitariya qurğusu) uyğun olmalıdır. İstifadə və ya əməliyyat zamanı mexaniki zədələnmənin qarşısını almaq və sterilliyə xələl gətirmədən daha asan dəyişdirilməsini təmin etmək üçün qoruyucu qollar və ya mühafizəçilər tövsiyə olunur.