Leveraging a Vanquish UHPLC system and Chromeleon CDS to optimize the manufacturing process

Význam tématu

Optimalizace výrobních procesů surovin pro malé molekuly je klíčová pro farmaceutický průmysl z hlediska efektivity, konzistence a nákladů. Tradiční dávková chemie vyžaduje intenzivní manuální zásahy a náchylná kolísání. Přechod na kontinuální tokové procesy s inteligentní automatizací umožňuje přesnější řízení podmínek reakce, lepší mísení, rychlejší přenos tepla a snadnou škálovatelnost. Integrace pokročilé chromatografie s automatizovanými řídicími algoritmy urychluje rozhodování a zvyšuje produktivitu laboratoře.

Cíle a přehled studie

Studie porovnává tradiční ruční workflow s plně automatizovaným systémem využívajícím Vanquish Flex UHPLC a Chromeleon CDS. Cílem bylo demonstrovat spolehlivost a výkonnost automatizovaného měřícího postupu při kontinuální optimalizaci toku chemie. Klíčovými prvky byly nasazení simplexní optimalizace, inteligentního řízení běhu a integrace externího ventilu do chromatografického sledu.

Použitá metodika

Proces optimalizace probíhal v cyklu s následujícími kroky:

• Nastavení počátečních experimentálních podmínek včetně poměru reaktantů a teploty v toku chemie
• Sběr vzorku pomocí 2pozicového 6portového ventilu umožňujícího kontinuální odběr bez zasahování obsluhy
• Automatická příprava vzorku včetně ředění pro kompatibilitu s UHPLC
• Analýza pomocí ultra vysokovýkonné kapalinové chromatografie (UHPLC) s UV detekcí
• Zpracování dat v Chromeleon CDS, aplikace simplexního algoritmu pro iterativní vylepšení podmínek reakce
• Inteligentní Run Control pro dynamické rozhodování o dalším kroku sekvence (opakování, přechod k dalšímu vzorku, ukončení)

Použitá instrumentace

• Vanquish Flex UHPLC systém
• Chromeleon Chromatography Data System
• Valco dvoupolohový šestportový ventil
• Automatický dávkovač vzorku a ředicí stanice
• Programovatelný logický kontrolér s DIN konektorem
• UV viditelná detekce

Hlavní výsledky a diskuse

Pro ověření konceptu byla provedena srovnávací lineární kalibrace farmaceutické sloučeniny manuálním a automatickým postupem. Automatizovaný systém dosáhl srovnatelných koeficientů lineární regrese (R2>0,9998) a relativní standardní odchylky menší než 0,25%. Diskuse ukazuje, že rozdíly ve výsledcích vycházejí z odlišných individuálních vzorků, nikoli z nedostatečné přesnosti metody. Díky plné automatizaci lze zajistit konzistentní analýzu za identických podmínek bez nutnosti opakovaného ručního zásahu.

Přínosy a praktické využití metody

• Výrazné zvýšení pracovního výkonu díky plynulé 24/7 operaci bez dohledu
• Minimalizace chyb způsobených lidským faktorem
• Rychlá optimalizace podmínek toku chemie a zkrácení rozhodovacího cyklu
• Standardizované a validovatelné pracovní postupy v souladu s GxP a 21 CFR Part 11
• Snadné přizpůsobení metod různým vzorkům a požadavkům laboratoře

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se očekává v integraci dalších inline senzorů, například Ramanovy a NIR spektroskopie pro širší chemickou charakterizaci. Pokročilé algoritmy strojového učení mohou nahradit simplexní modely a nabídnout hlubší optimalizaci v reálném čase. Digitalizace laboratoře a koncept Průmyslu 4.0 povedou k plně propojeným a autonomním výrobním liniím pro farmaceutickou výrobu.

Závěr

Implementace plně automatizovaného prostředí založeného na Vanquish Flex UHPLC a Chromeleon CDS pro kontinuální tokovou chemii ukázala vysokou spolehlivost, reprodukovatelnost a výrazné zvýšení efektivity. Studie potvrzuje, že automatizace a inteligentní řízení analytických sekvencí významně zkracují dobu optimalizace a zvyšují kvalitu dat.

Reference

1. Thermo Fisher Scientific Technical Note 73915 Complete workflow for determining the content of nevirapine and related impurities 2021
2. Thermo Fisher Scientific Technical Note 72823 Performing automated system suitability testing and intelligent run control 2018
3. Thermo Fisher Scientific Technical Note 003308 Compliance ready LC UV MS based monitoring of antibody quality attributes using a single quadrupole mass spectrometer 2024