L'industrie biopharmaceutique utilise de plus en plus fréquemment des systèmes jetables à usage unique pour le développement mais aussi la fabrication de nombreux vaccins, protéines thérapeutiques et anticorps monoclonaux (Mab’s). Quels sont les dispositifs disponibles sur le marché ? Quels avantages offrent-ils ? Pour quelles applications ? Pemflow fait le point.
Des systèmes innovants et faciles à mettre en oeuvre
Les processus biopharmaceutiques sont complexes et mettent en oeuvre de nombreuses étapes, dont des étapes de filtration. Dans ces industries, les contraintes en matière de pureté, de qualité et de respect des normes sont très élevées. Dans ce contexte exigeant, les systèmes à usage unique, ou SUS (single use systems) présentent de multiples avantages : réduction des dépenses d'investissement, réduction du temps de changement du matériel sur les chaînes de production. Ils apportent également de la flexibilité dans les processus.
Dans les industries de transformation (produits pharmaceutiques mais aussi agroalimentaire) exigeant un nettoyage fréquent et régulier des équipements, les SUS permettent d'éliminer les procédures de nettoyage en place (dites aussi CIP, pour clean in place) et de stérilisation en place (SIP, ou sterilization in place) longues et coûteuses.
Les étapes de validation indispensables lorsque sont mis en oeuvre des systèmes réutilisables en acier inoxydable deviennent elles aussi caduques si l'on a recours à des SUS.
Dans le domaine de la recherche et de la R&D, les SUS permettent aux chercheurs et aux ingénieurs en charge des processus de travailler avec des molécules différentes anticorps, protéines, vaccins, etc. dans la même installation. Un avantage certain pour le passage du laboratoire au marché des nouveaux médicaments.
Prêts à l'emploi, économiques et flexibles, les systèmes à usage unique évitent les coûts d'achats, de maintenance et de nettoyage inhérents aux corps de filtres inox et dispensent des procédures CIP/SIP.
Maîtriser les extractibles
Comme tout dispositif en contact avec un produit biopharmaceutique, les SUS peuvent potentiellement relarguer des composés dans ce dernier, ou interagir chimiquement avec lui, altérant sa pureté, sa composition et potentiellement son efficacité, voire le rendant impropre à la commercialisation. Contrôler la nature, la quantité et le devenir des substances extractibles des SUS, composés de polymères, est donc une préoccupation majeure
Il appartient donc à l'industriel qui les utilise de quantifier ces éléments et leur impact ultérieur sur la pureté du médicament. Pour cela, il est indispensable que son fournisseur de SUS mettent à sa disposition des informations détaillées sur les substances extractibles, utiles pour les études de lixiviation.
Grâce par exemple à des analyses par chromatographie en phase gazeuse couplée à de la spectrométrie de masse (GCMS) ou à la chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse (LCMS), le fournisseur peut caractériser avec précision les différents composants du SUS pour les substances extractibles volatiles, semi-volatiles et non-volatiles, avec plusieurs milieux d'extraction et dans différentes conditions de temps et de température.
Les dispositifs SUS en pratique : poches, filtres et systèmes d'échantillonnage
Les SUS permettent donc de répondre à différentes exigences et divers impératifs : rétention microbienne, stérilité, filtration des endotoxines, biosécurité… Les dispositifs existants sont également conçus pour opérer dans de larges gammes d'utilisation en matière de débit, de résistance à l'éclatement, de température, de pression, de perte de charge...
En pratique, les dispositifs jetables à usage unique sont de nature très variées. Il peut s'agir de poches stériles, de systèmes d'échantillonnage, de dispositifs filtrants (capsules filtrantes notamment), de tubes, de connecteurs …
Les poches stériles 2D & 3D sont utilisées pour le stockage et le transfert de milieux stériles, d'intermédiaires, de tampons stériles avec une large gamme de pH, de substances médicamenteuses stériles et de formulations.
Le stockage et le transfert de ces fluides pendant et entre les étapes du processus ainsi qu'entre les différentes zones du process est particulièrement critique. Les systèmes de stockage et de transfert préstérilisés jetables à usage unique permettent de répondre aux exigences réglementaires en la matière tout en préservant la nature, la résistance, la qualité et la pureté des fluides.
Les poches stériles sont fabriquées à partir d’un film de polyéthylène multicouches hautement inerte aux produits chimiques et aux solvants utilisés dans l’industrie biopharmaceutique. Elles offrent une excellente barrière à l’oxygène, au CO2 et à l’humidité.
Les systèmes d’échantillonnage aseptique à usage unique, irradiés aux rayons γ, sont utilisés quant à eux pour le prélèvement aseptique de fluides à différentes étapes du traitement pharmaceutique et biopharmaceutique. Ils peuvent couvrir les besoins suivants :
vrac stérile et transferts stériles, formulation de vaccins à différentes étapes de maturation, cycles de fermentation, culture cellulaire à partir de bioréacteurs.
De multiples options de tubes en élastomères thermoplastiques (TPE) ainsi qu'en silicone durci au platine sont disponibles, dans une large gamme de diamètres internes et externes pour s'adapter à tous les besoins.
Enfin, les filtres et notamment les capsules filtrantes, sont particulièrement adaptées aux applications de préfiltration, de réduction de la charge microbienne et pour réaliser une filtration stérilisante.
Zoom sur les capsules stérilisantes à usage unique
Les capsules filtrantes, aussi appelées filtre monobloc, disponibles dans différents formats et nature de médias, sont proposées en version gamma stérilisées ou non. Prêtes à être utilisées et plus particulièrement adaptées pour le développement, les phases pilote où la filtration par batch, elles offrent une facilité d’utilisation appréciée par les opérateurs.
Elles sont utilisées lors des étapes de préfiltration, de réduction de la charge microbienne, de filtration stérilisante et de filtration finale de la préparation d'échantillons aux conditionnements de lots plus importants. L’unité de filtration est enfermée dans une capsule filtrante, limitant les opérations de mise en place ou de maintenance et l’exposition des opérateurs. Ils peuvent être commandés pré-stérilisés pour une utilisation immédiate dans un environnement aseptique.
En savoir plus sur les capsules filtrantes
Les capsules filtrantes jetables à usage unique utilisent des médias en PES, PP, PVDF hydrophile ou hydrophobe, PTFE , microfibre de verre, nylon ou Nylon chargé. Adaptées à la filtration des gaz et des liquides, elles sont disponibles en différentes tailles de pores, longueur et types de connexions, et couvrent une plage de seuil de filtration de 0,1 à 20 μm. Les surfaces de filtration disponibles sont très diverses, des petites capsules de 5 cm² avec de très faibles volumes de rétention jusqu'aux filtres de 18 000 cm² pour la production à grande échelle.
Pour l'ensemble des capsules filtrantes, les raccordements d’entrée/sortie sont soit standards soit personnalisables. Les médias filtrants des capsules sont insérés dans des coques en Polypropylène, Polyéthérimide, Polycarbonate ...
Les capsules à membrane hydrophile en PES ou PVDF sont particulièrement recommandées pour la préparation d’échantillons, la clarification et la microfiltration de milieux de culture cellulaire aussi bien sur la partie upstream que downstream. Qu’il s’agisse de la filtration stérilisante des ajusteurs de pH, des régulateurs de croissance, des antibiotiques ou d’un vaccin, ces membranes stérilisantes sont compatibles avec les méthodes de stérilisation à l'oxyde d'éthylène, rayonnement γ et autoclave.
Les filtres à membrane hydrophobe sont utilisées pour la filtration des gaz sous pression ou en évent de cuve. Leur membrane PTFE ou en polyfluorure de vinylidène (PVDF) élimine de manière fiable les contaminants et les micro-organismes dans les applications de stérilisation.
Il existe également des capsules filtrantes spécialement conçues pour les débits plus élevés. Avec un faible taux d'adsorption protéique, les médias PES et PVDF offre une grande compatibilité chimique avec un taux d’extractibles extrêmement bas, aussi bien à l'échelle pilote comme pour des lots de production plus importants.
La fabrication des capsules filtrantes doit être faite en salle blanche (classe ISO 7), sous le contrôle d’un système de gestion stricte de la qualité, pour assurer à l’utilisateur une traçabilité totale et une qualité de production constante. Chaque capsule doit être accompagnée d’un certificat de conformité individuel.
