Vers une fabrication de peptides plus écologique grâce à la surveillance en ligne de l'indice de réfraction en temps réel

Les thérapies peptidiques jouent un rôle de plus en plus important dans les portefeuilles pharmaceutiques modernes. Parallèlement, la fabrication de peptides reste soumise à une forte pression pour améliorer l’efficacité des procédés, réduire la consommation de solvants et de réactifs, et développer une meilleure compréhension en temps réel.

Contexte

L’un des défis des équipes d’ingénierie des procédés, de fabrication et de MSAT (Manufacturing Science and Technology) est de rendre la synthèse des peptides mieux mesurable et contrôlable sans aggraver la complexité des analyses. La surveillance de l’indice de réfraction en ligne offre différents avantages dans la technologie analytique des procédés (PAT), qui seront présentés dans des contextes spécifiques à l’application. 

Pourquoi l’indice de réfraction ?

L’indice de réfraction est une mesure physique directe relative à la concentration et à la composition des substances dissoutes en phase liquide. Dans la synthèse peptidique, de nombreuses étapes du procédé impliquent des changements dans le liquide entourant la résine : introduction des réactifs, couplage, déprotection, formation de sous-produits, échange de solvant et lavage. Le signal de l'indice de réfraction change parallèlement à la variation de ces profils de concentration en phase liquide. L'indice de réfraction est alors intéressant non pas comme outil d’identification moléculaire, mais comme une empreinte du procédé continu. 

Applications pratiques de la surveillance de l'indice de réfraction :

• transitions de réactifs et de solvants,  ;
• variations de la concentration pendant le couplage et la déprotection,  ;
• profils de lavage après les étapes de réaction, 
• comportement au point final, 
• écarts par rapport aux tendances attendues du procédé 
• et cohérence d’un lot à l’autre et d’une échelle à l’autre. 

L’indice de réfraction a été évalué par Lopez, de la Torre, Albericio et al en tant que technologie analytique des procédés (PAT) adaptée à la surveillance en temps réel de la SPPS pour déterminer le point final des réactions et optimiser l’utilisation des réactifs et des solvants, ce qui contribue à la durabilité du procédé SPPS. L’avantage de la technologie de l'indice de réfraction est qu’elle apporte une visibilité continue directement dans le procédé de synthèse des peptides.

En quoi l'indice de réfraction améliore-t-il la synthèse peptidique ?

La visibilité en temps réel de la composition en phase liquide peut fournir des informations précieuses sur différentes étapes de la synthèse peptidique. Par exemple :

Optimisation du lavage

Les étapes de lavage sont souvent délibérément prudentes, car on dispose de peu d’informations en temps réel sur le moment où les réactifs résiduels, les sous-produits ou les solvants ont été suffisamment déplacés. L’indice de réfraction peut fournir un profil de lavage continu, permettant aux équipes de déterminer quand la phase liquide est revenue à la valeur de référence attendue.

Ceci s'avère particulièrement utile lors du développement, du dépannage et du transfert d’échelle. En comparant les profils en temps réel, on peut alors vérifier si le procédé reste cohérent d'un équipement, d'un lot de résine, d'un système de solvants ou de conditions de fonctionnement à l'autre.

Surveillance de la déprotection

Lors de la déprotection Fmoc, la composition en phase liquide change au fur et à mesure de l’avance de la déprotection et de l’élimination des produits de la réaction. L'indice de réfraction peut suivre ces variations de la concentration globale en temps réel, ce qui permet de mieux comprendre la cinétique de déprotection et de terminer cette étape correctement. Ceci s'avère particulièrement utile lors du développement, du dépannage et du transfert d’échelle. En comparant les profils en temps réel, on peut alors vérifier si le procédé reste cohérent d'un équipement, d'un lot de résine, d'un système de solvants ou de conditions de fonctionnement à l'autre.

Surveillance du couplage et des tendances de réaction

Les réactions de couplage impliquent l’absorption et la consommation de réactifs dissous dans la phase solide. Bien que l'indice de réfraction ne soit pas spécifique à une molécule, il peut néanmoins fournir une tendance pertinente du procédé en reflétant les variations dans la phase liquide environnante. Cela peut aider à identifier des réactions anormales, un transfert de masse retardé, un transfert incomplet ou une dérive inattendue du procédé. Combiné avec des analyses hors ligne établies, l'indice de réfraction peut devenir un outil pratique pour contribuer à mieux comprendre les procédés sans modèles chimiométriques complexes.

Transition du solvant et cohérence du procédé

La fabrication de peptides moderne explore de plus en plus des systèmes de solvants plus écologiques, la réduction des solvants, le recyclage, la synthèse basée sur le flux et des stratégies alternatives d’intensification des procédés. Dans ces contextes, la visibilité en temps réel de la composition en phase liquide devient encore plus importante. L’indice de réfraction peut soutenir la surveillance des transitions de solvants, de l’uniformité des lavages et de la reproductibilité du procédé aux échelles de développement, pilote et de fabrication.

Besoin d’informations sur le procédé en temps réel

Les travaux récents réalisés dans la fabrication de peptides montrent une orientation claire : le secteur s'oriente vers des procédés plus écologiques, plus rapides et plus riches en données. Les études sur la réduction du lavage, les solvants plus écologiques, la surveillance par spectroscopie Raman, la vision par ordinateur et les plateformes de synthèse intensifiée sont toutes axées sur le même besoin : de meilleures informations sur le procédé, en temps réel. Cependant, les environnements de fabrication n’ont pas tous besoin d’un modèle spectroscopique complexe. Souvent, le besoin immédiat est un signal robuste, évolutif et facile à intégrer qui aide les opérateurs et les équipes chargées des procédés à comprendre si le procédé progresse comme prévu. C’est là que l'indice de réfraction en ligne peut être intéressant : il est universel, en temps réel, continu, stable et relativement simple à mettre en œuvre.

Considérations pour la mise en œuvre pratique

La réussite de la mise en œuvre de l'indice de réfraction en ligne dépend d’une évaluation spécifique à chaque application. Plusieurs facteurs sont importants : le système de solvant, le comportement de la température, le point d’installation, la pression du procédé et les conditions de débit, la définition de la ligne de base, ainsi que l’usage prévu pour le signal.

Pour la mise en œuvre des BPF, l’indice de réfraction doit être positionné comme un signal PAT complémentaire afin de soutenir la compréhension du procédé, la détection du point final et la cohérence du procédé. Il n’est pas nécessaire de divulguer ni de dépendre de formules de réactions exclusives pour obtenir de bons résultats. Un bon début consiste à effectuer un profilage de procédé à l’échelle du développement, à comparer les tendances de l’indice de réfraction avec les données analytiques existantes, puis à définir où le signal peut permettre de prendre des décisions.

La technologie de mesure doit être exempte de dérive et sans maintenance

Les réfractomètres de procédé Vaisala Polaris™ sont conçus pour la mesure continue des liquides industriels dans des environnements de procédé exigeants. Grâce à leur conception optique robuste, sans pièces mobiles, avec un corps de capteur compact et un principe de mesure numérique stable, ils sont parfaitement adaptés à la surveillance en ligne dans les environnements de fabrication de peptides.

La mesure et la compensation de température intégrées assurent un suivi fiable des tendances, même lorsque les conditions du procédé varient. Grâce aux différentes options de montage, ils peuvent être installés dans des systèmes de développement, pilotes et de fabrication. Des configurations certifiées ATEX sont disponibles pour les applications à base de solvants et en zones dangereuses.

L’instrument s'intègre directement aux systèmes d’automatisation comme capteur autonome. Il peut aussi être associé au transmetteur Vaisala Indigo pour l'affichage local, le diagnostic, la configuration et une utilisation intuitive.

Grâce à cette souplesse, les équipes peuvent appliquer le même principe de mesure, des premières phases de développement jusqu'à la fabrication commerciale. Cela facilite la montée en échelle, la compréhension du procédé et la numérisation, sans complexité analytique inutile.

Récapitulatif

Alors que la fabrication de peptides évolue vers une production plus écologique, plus efficace et axée sur les données, le besoin d’outils PAT pratiques et évolutifs ne cesse de croître.

La surveillance en ligne de l'indice de réfraction peut offrir un moyen simple et robuste d'améliorer la visibilité du procédé en temps réel lors de la synthèse peptidique, en favorisant une meilleure compréhension du procédé, l'optimisation des solvants et la cohérence de la fabrication.