医薬品製造でのインライン屈折率測定
GMPデータ完全性のための連続・リアルタイム液体濃度計測
ラボ結果の遅延からリアルタイム制御可能なプロセス変数へ
現代の製薬製造はますますデータ駆動型になっています。
温度、気圧、流量、pHなど、ほぼすべての主要なパラメータが連続的に測定されます。
それでも濃度はオフラインの実験室分析によって確認されることが多いです。
屈折率がその差を埋めます濃度に直接反応する基本的な光学特性であり、インラインかつ連続的に測定可能です——サンプリング、試薬、複雑な分析モデルは不要です。
産業プロセス制御で実証され、現在は製薬製造でも検証されているインライン屈折率計測は、開発・スケールアップから定期的なGMP生産まで、あらゆる段階で濃度をリアルタイムの制御変数に変えます。
開発 スケールアップ 製造 連続製造
一つの計測 で製薬製造のすべての段階をカバー
連続濃度計測によって実現できること
連続かつインラインで測定することで、濃度は遅延したラボ結果ではなく、能動的なプロセス変数となります。連続的な濃度計測によって、次のことが可能になります：
プロセス開発とスケールアップを加速
プロセス意思決定の迅速化と自信向上
バッチ間の一貫性向上
PAT、デジタル製造、AI向け信頼できるデータを生成
自動化・高度なプロセス制御を有効にする
プロセス理解とリアルタイム可視性の向上
なぜ屈折率なのか
屈折率は、測定対象の濃度の変化に応じて変化する、すべての液体に共通する基本的な光学的性質です。
Vaisalaのインラインプロセス屈折計は、サンプリングや試薬、複雑な分析モデルを必要とせず、屈折率を連続的に測定してリアルタイムで濃度データを提供します。
インライン濃度計測が価値が最大化される場面
バイオ医薬品
モノクローナル抗体やその他の組換えタンパク質、mRNA治療薬、血漿由来タンパク質まで、インライン屈折率測定は主要な上流および下流のプロセスステップ全体でリアルタイムの濃度データを提供します。タンパク質は、屈折率インクリメント（dn/dc）がよく特徴付けられているため、感度が高く信頼性の高い濃度計測に特に適しており、屈折率計測にも適しています。
化学医薬品
複雑な化学は必ずしも複雑な分析を必要としません。連続濃度計測はプロセス制御を簡素化し、効率と再現性を向上させます。製薬化学合成全般において、小分子からペプチド、オリゴヌクレオチド、その他の複雑な合成APIまで、インライン屈折率計は濃度や組成の変化をリアルタイムで可視化し、合成、結晶化、溶媒交換、ろ過ケーキ洗浄などのプロセス遷移や終点を、サンプリングや試薬の追加なしに特定するのに役立ちます。
医薬品製造
医薬品の製剤および調合中、インライン屈折率計は溶解、希釈、添加工程の濃度をリアルタイムで監視します。サンプリング工程のボトルネックを解消し、処理時間を短縮するとともに、プロセスの一貫性、トレーサビリティ、リアルタイムリリーステスト（RTRT）戦略を支援するための連続的なデジタルデータを提供します。
用途
培地とバッファーの調製
インライン屈折率は、培地およびバッファーの濃度と均質化を継続的に監視し、調製および混合終点の検証を支援するとともに、pHや導電率では濃度情報が限定される非イオン成分を含む場合のオフライン試験の削減にも寄与します。
発酵
発酵は本質的に動的です。インライン屈折率は液体相の変化を連続的に監視し、プロセスの進行状況、終点の検出、栄養供給の制御についてリアルタイムの情報を提供することで、プロセス時間の最適化とオフラインサンプリングの削減を可能にします。
クロマトグラフィー
インライン屈折率は原料濃度を継続的に監視し、装填量の正確な管理、均一なカラム装填、樹脂の最適利用、そして精製効率の向上を可能にします。
UF/DF/SPTFF
インライン屈折率は、希釈や狭い光経路長、複雑なケモメトリックモデルを用いることなく、高濃度時も含めて、UF/DFおよびSPTFF中のタンパク質濃度を連続的に測定します。リアルタイムの濃度データにより、終点制御と信頼性の高い目標濃度への到達が可能となり、ばらつきや手動サンプリング、再処理のリスクを低減します。*
固相ペプチドおよびオリゴヌクレオチド合成
インライン屈折率はSPPSおよびSPOS中の液相変化を連続的に監視し、サンプリングや追加試薬、複雑なケモメトリックモデルを用いなくても、脱保護、結合、洗浄サイクルをリアルタイムで可視化します。信頼性の高いプロセスの移行および洗浄の終点検出を可能にし、サイクル時間と溶媒使用を最適化しつつ、一貫性を向上させます。**
結晶化
結晶の大きさ、収率、純度、多型はすべて過飽和によって制御されます。連続的なRIモニタリングは、最適な溶質濃度軌道を維持し、安定した結晶成長を実現し、下流の分離効率を向上させます。詳細はブログ
調合
インライン屈折率計はプロセスタンク内の濃度と均質化を継続的に監視します。安定したRI信号は均一な混合を示し、固定時間ではなくリアルタイムで混合終点を検出できるため、混合時間の最適化、偏差の検出、オフラインサンプリングの削減が可能となります。
タンクおよび混合モニタリング
プローブ型インライン屈折計は、混合中の商業スケールタンク内の濃度を直接監視します—カラムプールの収集、pHおよび導電率の調整、TFF洗浄など。安定した読み取り値によって完全な均質性が確認されれば、混合は固定時間ではなく均一性が示された時点で停止でき、高希釈工程での過少混合も防止できます。
*Lam、McCann、Loman、Smelko、Brinkmann（Biogen）『商業スケールTFF操作の監視・制御のためのリアルタイムタンパク質濃度測定のプロセス分析技術としての屈折率』、Journal of Advanced Manufacturing and Processing.DOI: 10.1002/amp2.10151。調査対象計測機器：K-PATENTS PR-23（ヴァイサラ）
ロペス（ノバルティス）、「環境に配慮したペプチドおよびオリゴヌクレオチド合成への道を開く屈折率」、オックスフォード・グローバル、Sustainable Chemistry 2023；B. G. de la Torre & F. Albericio（クワズル・ナタール大学）との概念実証研究。
ヴァイサラを選定する理由
世界中の製薬メーカーから信頼されています。
- 世界の製薬、バイオテクノロジー、医療機器のトップ50企業すべてから信頼されており、すべての計測値に90年以上の計測経験が反映されています。
- 産業の先駆者から製薬製造まで、数十年にわたるインラインプロセス屈折率計測の専門知識
- 商業規模で実証され、査読付き研究で検証されており、GMP環境向けの包括的なバリデーションおよびコンプライアンス文書が完備されています。
- グローバルな校正、サービス、サポートネットワークに加え、手法開発、スケールアップ、技術移転のためのライフサイエンス専門家も擁しています
開発から生産まで一つの計測パートナー — リアルタイムで活用でき、監査で証明でき、大規模でも信頼できる濃度データ。
結果として、リアルタイムで活用でき、監査で証明でき、商業規模で信頼できる濃度データが得られます。
お客様の声
「インライン屈折率計測は、従来のタンパク質濃度測定法を補完し、サンプルの希釈なしでリアルタイム監視を可能にし、開発から製造までプロセス性能を支えます。」
— グローバルバイオ医薬品企業 シニアプロセス開発研究者
「培地調製時のインラインRI値によって、バッチが均質かどうかを確認し、混合時間を最適化し、最終濃度を検証することができます。これにより、pHやオフラインでの浸透圧測定の必要性を最小限に抑えられます。」
— 製造エンジニア、グローバルバイオ医薬品企業
「UFスキッド全体にインラインRIを導入することで、下流プロセス全体の濃度を追跡し、各ステップ間の性能を比較し、プロセス効率向上の機会を迅速に特定できます。」
— プロセスエンジニア、グローバルバイオテクノロジー企業。
計測機器のご紹介
Vaisala Polarisインラインプロセス屈折計は、前述の連続濃度計測を製薬プロセスにもたらします。可動部品や消耗品を必要としない堅牢な光学技術がメンテナンスフリー運転を可能にし、容易なシステム統合によってGMPプロセス制御に適しています。
資料
タンパク質の濃度およびろ過
アプリケーションノートをダウンロードして、インライン屈折率（RI）計測が、手動でサンプルを採取するためにプロセスを停止することなく、タンパク質濃度やバッファー交換をより厳密に制御するのにどのように役立つかをご確認ください。
