Falls Sie das Webinar (auf Englisch) „Verwendung des Brechungsindex zur Gewährleistung von Qualität und Sicherheit in der Blutplasmazwischenultrafiltration“ noch nicht angesehen haben, können Sie es jetzt als On-Demand-Webinar ansehen. Während des Webinars erhielten wir viele ausgezeichnete Fragen, für deren Beantwortung wir keine Zeit hatten. Hier sind alle Fragen mit Antworten: 

Frage: Was bedeutet dn/dc?

Antwort: Die Schreibweise bezieht sich auf die Steigung oder Empfindlichkeit, wie stark der Brechungsindex durch eine Änderung der Proteinkonzentration beeinflusst wird. In der Schreibweise ist n der Brechungsindex, c die Proteinkonzentration, und d bezieht sich auf eine Differenzänderung. In wissenschaftlichen Publikationen wird die dn/dc-Schreibweise genutzt, um den Zusammenhang zwischen Brechungsindex und Proteinkonzentration zu beschreiben.

Frage: Welche Lebensdauer hat die Lichtquelle des Vaisala Refraktometers?

Antwort: Die LED-Lichtquelle in unseren Refraktometern ist äußerst langlebig, sodass bis heute keine Lichtquellenausfälle aufgetreten sind. Wir haben Kunden mit Refraktometerinstallationen, die vor mehr als zwanzig Jahren durchgeführt wurden und weiterhin in Betrieb sind.

Frage: Gibt es Teile im Refraktometer, die im Laufe der Zeit ersetzt werden müssen?

Antwort: Vaisala Refraktometer enthalten keine beweglichen Teile oder Verbrauchsmaterialen, und sie sind auch nicht anfällig für Messabweichungen. Es sind keine Ersatzteile oder Neukalibrierungen erforderlich. Vaisala bietet spezielle Prismareinigungslösungen, die wir für anspruchsvolle Anwendungen empfehlen, bei denen sich geschichtete Ablagerungen auf den Rohrinnenflächen (und damit auch auf dem Prisma) bilden können. In Bezug auf die Blutproteinfiltrationsanwendungen würden wir jedoch keine Probleme mit geschichteten Ablagerungen auf dem Prisma erwarten.

Frage: Wenn die Flüssigkeit inhomogen ist, wie kann der Brechungsindex die Teilkonzentration nur einer Komponente angeben?

Antwort: Der Brechungsindex wird von allen Bestandteilen in der Flüssigkeit beeinflusst. Daher zeigt das Refraktometer immer die Gesamtkonzentration (Gehalt an echt gelösten Stoffen) und nicht eine Teilkonzentration einer Komponente an. In einer Blutplasmaultrafiltrationsanwendung, wo die Flüssigkeit viele Bestandteile hat und auch die Nicht-Protein-Matrix die Messung beeinflusst, kann die Proteinkonzentration basierend auf der Differenz im Brechungsindex zwischen sowohl Permeat als auch Retentat aus dem Ultrafiltrationsverfahren bestimmt werden.

Frage: Wie wirkt sich Saccharose in der Lösung auf die Messung der Proteinkonzentration aus?

Antwort: Wie Proteine erhöhen auch gelöste Zucker in der Lösung den Brechungsindex. Die Zuckermenge kann aus einer früheren Medienherstellungsphase des Verfahrens bestimmt werden, in der nur Saccharose vorhanden ist.

Frage: Wir haben eine Lösung, die 8 % Saccharose enthält. Die Konzentration der monoklonalen Antikörper (mAk) beträgt ~ 120 g/l. Könnten wir zum Messen ein Refraktometer einsetzen?

Antwort: Ja, Refraktometer können zur Messung der Gesamtkonzentration der Lösung eingesetzt werden, da sowohl Saccharose als auch mAk den Brechungsindex beeinflussen. Im Ultrafiltrationsverfahren ermöglichen Messungen von Retentat und Permeat die Unterscheidung der Nicht-Protein-Matrix.

Frage: Welche Kommunikationsprotokolle kommen bei Refraktometern zum Einsatz?

Antwort: Die Refraktometer der Serie PR53 verfügen über mA- und Ethernet-Ausgänge. Die Ethernet-Kommunikation basiert auf dem UDP/IP-Protokoll. Details dazu finden Sie im Benutzerhandbuch der Serie PR53. Optional kann ein zusätzlicher Feldbuskonverter für FJB verwendet werden, wenn Modbus TCP, Modbus RTU, Ethernet/IP, PROFIBUS oder PROFINET benötigt wird.

Frage: Wird die Messung des Vaisala Refraktometers von der Matrix (Art und Konzentration) beeinflusst?

Antwort: Der Brechungsindex wird von allen Bestandteilen in der Flüssigkeit beeinflusst. Daher zeigt das Refraktometer immer den Gesamtkonzentrationswert (Gehalt an echt gelösten Stoffen) an. Änderungen in der Nicht-Protein-Matrix (z. B. Salzkonzentration) wirken sich ebenfalls auf den Brechungsindex aus. Dadurch sind sowohl Retentat- als auch Permeatmessungen wichtig, um das Ultrafiltrationsverfahren zu steuern.

Frage: Kann ich das Refraktometersignal direkt in meine Skid- oder Automatisierungssteuerung integrieren? Oder muss ich den Sender kaufen?

Antwort: Vaisala Refraktometer können als eigenständige Geräte eingesetzt werden. Das bedeutet, dass Sie das mA- oder Ethernet-Signal des Refraktometers direkt in Ihr Automatisierungssteuerungssystem integrieren können. Die Web-Nutzungsoberfläche ist im Refraktometer enthalten. Die physischen Anzeigeeinheiten – Mehrkanal-Nutzungsoberfläche MI und Kompakt-Nutzungsoberfläche CI – sind optional. 

Frage: Eigentlich keine Frage, aber für gekühlte Anwendungen müssen Referenzmessungen mit dem eigenständigen Zubehör am Prozessrefraktometer durchgeführt werden, da Auftischmessgeräte nicht unter rund 15 °C abkühlen können …

Antwort: Wir freuen uns zu hören, dass unsere Labortestküvette für das PR53AC Refraktometer, die eine Thermostatisierung der Probe ermöglicht, von Vorteil ist.

Frage: Kann nach der Validierung ein Bericht für Audits gespeichert werden?

Antwort: Ja. Unser Refraktometerüberprüfungsverfahren ist einfach durchzuführen und überprüft, ob das Refraktometer die Genauigkeitsspezifikation des Brechungsindex erfüllt. Das Überprüfungsverfahren stellt dazu einen Bericht bereit.

Frage: Ist die Brechungsindextrübung (z. B. Partikel) abhängig?

Antwort: Nicht ganz. Schwebstoffe oder Partikel beeinflussen den Brechungsindex nicht, da es sich um eine selektive Messung für die flüssige Phase und gelöste Feststoffe handelt. Daher ist die Trübung ein anderer Parameter als der Brechungsindex. Wenn wir sehr kleine Partikel berücksichtigen, gibt es einen Punkt, wo Partikel als gelöst betrachtet werden können und beginnen, den Brechungsindex zu beeinflussen.

Frage: Kann das Refraktometer zur Messung der Ethanolkonzentration in Plasmasuspensionen verwendet werden?

Antwort: Im Prinzip ja. Wie alle anderen Bestandteile beeinflusst auch die Ethanolkonzentration den Brechungsindex. Ein Refraktometer kann nicht selektiv nur die Ethanolkonzentration in der Plasmasuspension messen. Vielmehr können Änderungen der Ethanolkonzentration anhand des Brechungsindex erfasst werden. Wir müssten mehr über Ihre spezielle Anwendung erfahren. Zum Beispiel: Welche Genauigkeit oder Wiederholbarkeit ist bei Änderungen der Ethanolkonzentration erforderlich? Wie sind die Temperaturverhältnisse? Verändern sich neben Ethanol noch weitere Bestandteile? Bitte kontaktieren Sie uns, um dies weiter zu besprechen.

Frage: Ist es möglich, die Proteinkonzentration in einer Mischung aus Proteinen und Filterhilfsmitteln zu messen?

Antwort: Ja, das Refraktometer kann den Gehalt an echt gelösten Stoffen der Flüssigkeit messen. Aber um die Frage vollständig beantworten zu können, müssten wir Details besprechen, wie z. B. welche Art von Filterhilfsmitteln eingesetzt wird. Dies würde uns helfen, etwaige Auswirkungen auf den Brechungsindex vor der Ultrafiltration sowie im Permeat und Retentat zu ermitteln.

Fragen Sie uns, um mehr darüber zu erfahren, wie Ihre Anwendung von dem Brechungsindex profitieren kann.

Erfahren Sie mehr über Refraktometer in biotechnologischen und pharmazeutischen Anwendungen.

Dieser Blog ist der zweite einer dreiteiligen Serie darüber, wie Vaisala Refraktometer Herstellungsprozesse von Arzneistoffen optimieren können. Siehe den ersten Blog: „Perfektionierung von Lösemitteltausch-Prozessen mittels Trenddaten aus Brechungsindizes“. 

Kristallisation ist eine wichtige Methode in der Arzneimittelherstellung, um den Arzneistoff aus einem Lösemittel zu reinigen, zurückzugewinnen und zu trennen. Dabei wird der Arzneistoff als reiner Feststoff durch Abkühlen einer Lösung (oder von Schlamm), die das Arzneimittel enthält, getrennt. Die Kristallisation spielt in pharmazeutischen Prozessen eine wesentliche Rolle, da die meisten Arzneistoffe in kristalliner Form hergestellt werden. Darüber hinaus hat die Kristallisation Auswirkungen auf die Qualität und Sicherheit des fertigen Arzneimittelprodukts.

Die Kristallisationssteuerung ist wichtig, da sie sicherstellt, dass Kristalle mit den gewünschten Eigenschaften, wie z. B. der Partikelgrößenverteilung, gleichbleibend hergestellt werden. Eigenschaften wie Partikelgrößenverteilung sind wiederum entscheidend für die Wirksamkeit und Stabilität pharmazeutischer Produkte. Beispielsweise kann die Größe von Arzneimittelpartikeln deren Bioverfügbarkeit, Löslichkeit und Auflösungsgeschwindigkeit beeinflussen, was wiederum Auswirkungen auf ihre therapeutische Wirkung haben kann. Jegliche Abweichungen von den Kühlungsbedingungen wirken sich auf die Produktqualität und die Weiterverarbeitungsfähigkeit der Kristalle aus.

Zur Steuerung der Kristallqualität und der Partikelgrößenverteilung werden verschiedene Techniken angewendet, wie die Steuerung der Abkühlrate, des Seeding und der Übersättigung. Brechungsindexmessungen bieten selektive Konzentrationsmessungen der Mutterlauge und eine zuverlässige Messung zur Verfolgung von Übersättigung in Echtzeit und zur Unterstützung der Kristallisationssteuerung.

Kontrollierte Kristallisation durch Übersättigungs- und Brechungsindexüberwachung

Die Kristallisationssteuerung durch Übersättigungsüberwachung ist eine gängige Anwendung für das Vaisala Prozessrefraktometer. Ziel ist es, die Steuerung der Kristallisation und der Partikelgrößenverteilung durch Überwachung der Konzentration der Mutterlaugenflüssigkeit während der Vorkonzentration und Kristallisation zu unterstützen.

Übersättigung ist der Zustand, in dem die Konzentration der gelösten Stoffe in einer Lösung ihren Gleichgewichtssättigungspunkt überschreitet. Sie regt Kristallwachstum und Keimbildung an. Um die Kristallisation zu steuern und eine gute Partikelgrößenverteilung zu erreichen, wird die Konzentration der Lösung idealerweise nahe der Löslichkeitskurve innerhalb der metastabilen Zone gehalten. Wenn die Abkühlrate den idealen Sättigungspunkt überschreitet, passiert die Lösung die Superlöslichkeitskurve und tritt in eine instabile Zone ein, in dem die Kristallisation spontan und schnell erfolgt. Sobald dies geschieht, können die Kristallgrößen nicht mehr gesteuert werden. Durch die Steuerung der Konzentration der gelösten Stoffe ist es möglich, den Grad der Übersättigung zu steuern, was die Partikelgrößenverteilung während der Kristallisation beeinflussen kann.

In einem unserer Anwendungsberichte war Brechungsindex bereits in der frühen Entwicklungsphase ein nützliches Hilfsmittel, um Kristallisationsbedingungen zu untersuchen und Kühlungskristallisationsprofile zu erstellen. In ihren Tests nutzten wissenschaftliche Fachleute Brechungsindexmessungen, um Erkenntnisse der Kühlungskristallisation eines bestimmten Arzneistoffes zu gewinnen. Sie stellten fest: 

„Der Kristallisationsprozess ist deutlich sichtbar in den Refraktometerdaten. Während sich die Flüssigkeit konzentriert, steigt der Brechungsindex an, bis er die Sättigung erreicht, und fällt dann schnell ab, während der gelöste Stoff von der flüssigen Phase in die feste Kristallphase übergeht. Der genaue Beginn der Kristallisation kann beobachtet werden.“

Der Brechungsindex ist eine selektive Messung der Flüssigkeitskonzentration und eignet sich daher ideal zur Überwachung von Übersättigung während Kristallisationsvorgängen. Unser Kunde kommt zu dem Schluss, dass sich Brechungsindexwerte als nützlich erwiesen haben, um eine bessere Steuerung der Partikelgrößenverteilung zu erreichen, da sie eine hohe Messzuverlässigkeit auch bei Vorhandensein von suspendiertem Feststoffmaterial (während der Kristallbildung) und Gasblasen aufweisen.

„Der Brechungsindex ist eine selektive Messung der Flüssigkeitskonzentration und eignet sich daher ideal zur Überwachung von Übersättigung während Kristallisationsvorgängen.“

RI wurde vom Kunden auch genutzt, um entsprechende wissenschaftliche Daten zur Untersuchung der Kristallisation, wie etwa der Löslichkeit, zu erhalten. RI diente dazu, Löslichkeitskurven und Kristallisationsprofile zu erstellen, die zur Bestimmung der idealen Kristallisationsbedingungen erforderlich sind. Unser Kunde erklärt: „Bei der Steuerung durch Übersättigung besteht das Ziel darin, eine Sättigungskurve zu erreichen, die eng mit der Löslichkeitskurve übereinstimmt. Dies deutet darauf hin, dass die Kristallisation kontrollierter stattgefunden hat, nahe der metastabilen Zone, und genau das können wir durch das Prozessrefraktometer erkennen.“

Das Vaisala Prozessrefraktometer bietet kontinuierliche Messungen in Echtzeit und umsetzbare Erkenntnisse, die zur Steuerung der Kristallqualität und -größe beitragen und letztendlich die Qualität und Wirksamkeit des endgültigen Arzneimittelprodukts verbessern. Darüber hinaus wirkt sich eine wirksame Kristallisationssteuerung positiv auf nachgelagerte Vorgänge wie Filtration aus. In unserem nächsten Blog untersuchen wir, wie Brechungsindexmessungen genutzt werden können, um das Waschen des Filterkuchens zu gestalten und zu optimieren.