Streamline particle counting, turbidity, and color measurement into one automated platform with Big Kahuna VIS

Význam tématu

V moderním vývoji léčiv biologického původu je klíčová rychlá a spolehlivá charakterizace formulací, zejména z hlediska obsahu viditelných částic, zabarvení a zákalu. Tradiční ruční metody jsou časově náročné, variabilní mezi uživateli a neposkytují trvalou dokumentaci. Automatizovaná vizuální stanice (VIS) integrovaná do platformy Big Kahuna umožňuje kvantitativní, nedeštruktivní a vysoce propustné hodnocení vzorků a zvyšuje efektivitu procesů ve vývoji vakcín a proteinových léčiv.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo ověřit schopnosti VIS v následujících oblastech:

• počit částic suspendovaných ve vzorcích různé viskozity,
• posouzení barvy formulace ve srovnání s referenčními standardy,
• měření zákalu na základě luminance s využitím kalibrační křivky.

Studie demonstrovala integraci VIS s ovládacím softwarem Lab Execution and Analysis (LEA) v automatizovaném workflow Big Kahuna systému.

Použitá metodika a instrumentace

Instrumentace:

• Big Kahuna systém pro biologické formulace (automatizovaný manipulační robot s gripperem a zásobníkem na vialy/platové racky),
• VIS (Visual Inspection Station) pro nedeštruktivní zachycení obrazu a analýzu částic, barvy a zákalu,
• LEA software pro řízení pohybů vialy, snímání, ukládání a vyhodnocení dat.

Metodika:

1. Vialy se vzorkem se naloží do VIS, kde se otáčením znovu suspendují částice.
2. Po zastavení se pořídí sekvence snímků, z nichž se následujícím odečtením vytvoří rozdílové obrazy s pohyblivými částicemi.
3. Rozdílové obrazy se binarizují a částice se počítají algoritmickou analýzou.
4. Barva se vyhodnocuje porovnáním obrazu vzorku s předem definovanou sadou standardů.
5. Zákal se stanoví na základě poklesu průměrné luminance (∆L/L), kde vzorek i „blank“ snímek slouží k normalizaci a interpolaci na kalibrační křivce NTU.

Hlavní výsledky a diskuse

Počet částic:

• Voda s 8–9 polystyrenovými kuličkami a glycerol (65 %, ~15 cP) s ~55 skleněnými kuličkami (170 µm) testováno čtyřikrát.
• Výsledky byly v souladu s manuálními počty (8–9, resp. 50–60 částic) s variací pod 10 %.

Hodnocení barvy:

• 30násobné opakování u vzorku BY4 prokázalo 99,99–100 % shodu s referencí.
• Rozšíření na modré standardy potvrdilo široký rozsah spolehlivého barevného rozlišení.

Měření zákalu:

• Kalibrace pro 3 mL i 20 mL vialy s NTU standardy (1–100 NTU).
• Pětinásobné opakování jednotlivých standardů a sedm opakování na dva dny vykázalo odchylku méně než 5 %.

Přínosy a praktické využití metody

VIS v kombinaci s Big Kahuna systémem přináší:

• Výrazné zvýšení propustnosti oproti manuálním inspekcím,
• Kvantitativní a reprodukovatelné výsledky bez nutnosti likvidace vzorku,
• Plnou evidenci snímků a dat pro budoucí verifikaci a srovnávací analýzy.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje:

• Integrace strojového učení pro automatizované rozpoznávání a klasifikaci kontaminantů,
• Rozšíření rozsahu měřených velikostí částic a optických vlastností,
• Využití online monitoringu pro kontinuální kontrolu stability během výrobních procesů.

Závěr

VIS ve spojení s Big Kahuna platformou nabízí rychlou, nedeštruktivní a vysoce přesnou metodu pro komplexní hodnocení viditelných částic, barvy a zákalu biologických formulací, což významně zefektivňuje proces vývoje a kontroly kvality léčiv.

Reference

• Challenges and Strategies for Implementing Automated Visual Inspection for Biopharmaceuticals, Rathore et al., Pharmaceutical Technology, 2009