Nei processi biofarmaceutici, la tecnologia monouso permette cambiamenti di prodotto rapidi, mantiene l’igiene e ottimizza i costi di processo. E richiede un monitoraggio efficiente del livello, come quello garantito da sensori radar VEGAPULS di VEGA.
Nell’industria biofarmaceutica, la tecnologia monouso è una delle risposte alla domanda di processi di produzione più agili che soddisfano anche le sfide normative. Permette cambiamenti di prodotto rapidi e senza soluzione di continuità, mantenendo l’igiene e ottimizzando i costi del processo. Tuttavia, richiede un adeguato sistema di misura di livello, che deve essere altrettanto flessibile ed efficiente quanto il resto delle attrezzature di produzione monouso: i sensori radar VEGAPULS 64 di VEGA da 80 GHz sono la soluzione. Ne abbiamo parlato con Daniele Romano, Marketing Manager e Business Development Manager di VEGA Italia.
Daniele Romano, Marketing Manager e Business Development Manager di VEGA Italia
Quali sono i vantaggi del monouso?
Nella produzione monouso di agenti attivi e prodotti biofarmaceutici, l’intera catena di processo consiste in sistemi sterili e monouso. Il metodo risponde quindi perfettamente alle crescenti esigenze di produttività, pulibilità e flessibilità dei sistemi di produzione. Le attrezzature monouso offrono una serie di vantaggi nei processi biotecnologici e nella produzione di farmaci sterili. Rispetto ai sistemi in acciaio inossidabile, i costi per la pulizia sono notevolmente ridotti, così come il lavoro coinvolto nella convalida della pulizia. L’eliminazione della pulizia CIP e SIP permette anche di risparmiare spazio prezioso per la produzione.
I processi monouso possono migliorare il tempo di commercializzazione eliminando il lavoro di configurazione del sistema e permettendo una scalabilità più veloce. In breve: questa tecnologia permette una produzione flessibile e una risposta altrettanto flessibile alle richieste del mercato.
Maggiore accettazione da parte delle autorità
La crescente applicazione del monouso sta aumentando il know-how degli specialisti: i requisiti che questo metodo di produzione deve soddisfare vengono compresi sempre meglio. Anche l’accettazione da parte delle autorità e dei clienti è in aumento. In considerazione dei vantaggi sopra citati, il metodo è praticamente predestinato all’uso nella fabbricazione di prodotti altamente attivi. Questo perché il contenimento e l’aggancio tra isolatori e recipienti a pressione giocano qui un ruolo centrale. Infatti, le interfacce tra il processo e il contenimento sono aree particolarmente critiche. Ma nelle applicazioni monouso, questo problema è facilmente risolto: una nuova superficie sterile viene utilizzata per ogni lotto, eliminando completamente il rischio di contaminazione incrociata.
Il ruolo dei sensori nella produzione monouso
I prodotti biofarmaceutici non rientrano nella categoria “semplice”, perché la lista delle sfide per i produttori è lunga. Tutti i problemi grandi, ma anche quelli piccoli, possono essere risolti con successo solo se si utilizzano i componenti giusti. Questo vale anche per i sensori che controllano il livello e la pressione durante il processo di produzione, assicurando qualità e riproducibilità.
Un reattore monouso viene solitamente consegnato pre-sterilizzato, non può essere aperto in seguito e deve essere completamente smaltito alla fine del processo. Mentre i sistemi monouso stanno diventando sempre più sofisticati man mano che vengono usati più spesso, non c’è ancora un consenso su quale sia la migliore tecnologia di sensori per essi, infatti rimane un argomento molto discusso. Anche se i sistemi di misurazione invasivi, sia sotto forma di componenti integrati che di sonde o sensori inseriti, sono totalmente fuori questione, il rilevamento continuo del livello è ancora necessario per garantire un’elevata efficienza del processo.
Cosa bisogna considerare? Fondamentalmente, i requisiti della tecnologia dei sensori qui differiscono solo leggermente da quelli delle applicazioni farmaceutiche convenzionali. Come in tutte le altre parti del processo, l’attenzione è rivolta alla pulibilità e alla sterilità. Tuttavia, i requisiti sono estesi per includere una maggiore sensibilità, un comportamento di risposta ottimizzato e intervalli di tolleranza ristretti. Inoltre, i sensori in un sistema monouso devono essere meccanicamente robusti e funzionare con la minor calibrazione possibile. Ogni contatto con il prodotto che può essere evitato aumenta il rispetto della produzione secondo le GMP. Riduce il rischio di contaminazione del prodotto attraverso la contaminazione incrociata o l’abrasione di particelle dai materiali a contatto, e rende più facile convalidare la sicurezza e l’affidabilità del sistema.
Grazie alla sua alta gamma dinamica, il VEGAPULS 64 rileva in modo affidabile il livello attraverso la plastica, indipendentemente dal mezzo. Tempo e costosa pulizia CIP/SIP non è necessaria
Quali metodi di misurazione vengono presi in considerazione qui?
Nelle applicazioni monouso, è ancora pratica comune determinare il livello tramite pesatura. Tuttavia, il grande svantaggio delle celle di carico è che i loro risultati di misura sono facilmente corrotti. Ciò può accadere, per esempio, se, a causa dell’espansione irregolare della sacca flessibile per bioprocessi, le parti della sacca che toccano il sistema di misurazione si spostano. Le celle di carico usate per i contenitori che sono costantemente in movimento richiedono anche una ricalibrazione relativamente frequente.
L’alternativa alla pesatura, la misura capacitiva, ha anche degli svantaggi. I sensori capacitivi spesso non sono sufficientemente precisi o reattivi per le piccole quantità di produzione di sostanze che sono sempre più considerate “altamente attive”. Possono persino danneggiare o distruggere il sacchetto monouso quando vengono rimossi. E proprio come con le celle di carico, il tipico riempimento e la piegatura irregolare dei sacchetti monouso hanno un effetto negativo sulla precisione. Nella misura a contatto capacitivo, l’elettrodo nella punta del sensore, insieme all’elettrodo GND, funziona come una piastra condensatrice; per questo motivo funziona come un condensatore aperto. Come sonda, deve essere inserita nel mezzo misurato dall’esterno del sacchetto.
I sistemi di sensori speciali monouso sono un’altra variante che, sebbene convincente in termini di prezzo, rimane indietro rispetto ad altri metodi in termini di affidabilità e precisione. Insufficiente robustezza e durata sono tra gli svantaggi dei modelli disponibili che possono influenzare negativamente il processo in corso.
I vantaggi del radar 80 GHz
La misura continua di livello con la tecnologia radar a 80 GHz aiuta invece a raggiungere in modo affidabile l’elevata efficienza di processo richiesta. I sensori radar VEGAPULS 64 misurano senza contatto dall’esterno del processo, attraverso il contenitore di plastica. Questo funziona anche se la superficie del sacchetto ha delle rughe. Evitando ogni contatto con il prodotto, il pericolo di contaminazione incrociata può essere efficacemente ridotto al minimo. Anche il lavoro per l’installazione e la messa in servizio è minimo: con poca o nessuna regolazione, i sensori radar ad alta frequenza iniziano a misurare immediatamente e reagiscono in modo flessibile ai cambiamenti di processo.
Facile integrazione e messa in funzione con il VEGADIS 81, l’unità digitale esterna d’indicazione e calibrazione per tutti i sensori plics®
Piccoli contenitori, alta precisione
L’agitazione e la miscelazione in piccoli contenitori con altezze inferiori a 2 metri sono processi tipici delle applicazioni monouso. Con una dimensione dell’antenna di DN50, il VEGAPULS 64 ha un angolo del fascio di soli 3°. Questo crea la forte focalizzazione che permette ai sensori di misurare anche oltre le parti interne e di fornire risultati affidabili in tali applicazioni. Inoltre il VEGAPULS 64 può misurare il livello molto vicino al fondo del contenitore con una precisione di +/- 2 mm. Questo è particolarmente vantaggioso per il sensore in applicazioni compatte come i sacchetti di coltura standard.
La gamma dinamica di un sensore radar, cioè la differenza tra il segnale più grande e quello più piccolo, è una buona indicazione delle applicazioni in cui il sensore può essere utilizzato. Maggiore è la dinamica, più ampio è il campo di applicazione del sensore e maggiore è la certezza della misura. Con una gamma dinamica di 120 dB, la migliore sul mercato, il VEGAPULS 64 è in grado di gestire anche la condensa che si forma tipicamente all’interno dei sacchi dei contenitori.
Quali sono i vantaggi di usare più sensori?
I sensori riutilizzabili sono l’alternativa di qualità superiore per le applicazioni monouso, purché siano facili da usare come i loro concorrenti monouso. I sensori radar a 80 GHz possono essere collocati all’esterno dei sacchetti monouso, mentre i sacchetti stessi sono accoppiati tramite speciali connettori a innesto.
Questo garantisce la necessaria barriera sterile: le sacche rimangono però effettivamente trasparenti ai segnali dei sensori fortemente focalizzati e altamente dinamici. Il VEGAPULS 64 è quindi in grado di interrogare con grande precisione il contenuto del bioreattore, sempre con il vantaggio di essere riutilizzabile e non in contatto con il prodotto. I sensori radar VEGAPULS 64 possono essere integrati in modo ottimale anche in molti altri processi sterili oltre a quelli monouso. I loro attacchi d’antenna igienicamente ineccepibili consentono il montaggio a filo anteriore. Per l’impiego in applicazioni igieniche sono disponibili anche attacchi di processo che utilizzano solo PTFE come materiale di contatto con il fluido. I materiali soddisfano quindi i requisiti della FDA e della CE 1935/2004. Il design dei sensori è conforme alle specifiche degli standard 3-A.
Un punto di forza dei nuovi sensori VEGABAR è l’innovativa visualizzazione a 360° dello stato d’intervento, il cui colore è selezionabile a piacere tra oltre 256 tonalità e consente il rapido riconoscimento degli stati d’intervento da qualsiasi punto di osservazione
Pressostati compatti con visualizzazione dello stato a 360°
I nuovi pressostati della serie VEGABAR sono realizzati ad hoc per le applicazioni standard.
L’indicazione dello stato d’intervento consente il riconoscimento visivo degli stati d’intervento da qualsiasi punto di osservazione. Il colore dell’anello luminoso, selezionabile a piacere tra oltre 256 tonalità, è ben visibile anche con intensa luce diurna.
Basta uno sguardo per riconoscere se la misura è in corso, se il sensore interviene o se eventualmente è presente un’anomalia nel processo.
Tutte le superfici dei sensori VEGABAR 29 e 39 che entrano a contatto con il prodotto sono realizzate in acciaio speciale e hanno una rugosità superficiale ottimale. Tutti i materiali sono omologati e testati secondo FDA e CE 1935/2004 e i requisiti sono confermati da istituti e laboratori indipendenti. La costruzione degli apparecchi è certificata conformemente alle linee guida europee EHEDG e agli standard dell’ente statunitense 3-A Sanitary Standards Inc.