Конструкция биофармацевтических помещений должна включать в себя обычные средства противопожарной безопасности, препятствующие распространению пожара и способствующие эвакуации персонала. Некоторые помещения должны удовлетворять дополнительным требованиям для пожароопасных технологических процессов. Последние обычно ассоциируются с использованием пожароопасных органических растворителей. Они не очень широко используются в биотехнологии, однако этанол, изопропанол, ацетон и другие органические растворители иногда применяются в качестве агентов для осаждения, а также для селективного растворения и других операций на стадии выделения и очистки. В этом случае применяются следующие проектные решения:
• должны быть предусмотрены отдельные помещения для хранения и дозирования растворителей, оснащенные системами дренажа, способными собрать любые утечки;
• конструкции должны быть устойчивыми к действию огня;
• должна быть предусмотрена механическая вытяжная вентиляция, оснащенная системой контроля и сигнализации, для предотвращения опасных концентраций легковоспламеняющихся веществ;
• должны использоваться электропроводные (антистатические), противоскользящие, устойчивые к действию органических растворителей напольные покрытия;
• в соответствии с некоторыми национальными требованиями (например, NFPA в США) и правилами некоторых страховых компаний (например, Factory Mutual), могут потребоваться специальные проектные решения для выполнения стен или потолков в здании (отсутствие ниш, углублений и пр.) для предотвращения взрывов;
• электрическая проводка должна быть выполнена в пожаро-, взрывозащищенном исполнении;
• технологическое оборудование может быть оснащено средствами для продувки или заполнения инертным газом.
Радиоактивность
Производство некоторых медицинских диагностических препаратов предполагает использование радиоактивных меток. Работы с концентрированными растворами радиоактивных изотопов должны вестись в помещениях, специально сконструированных для работы с радиоактивными материалами. Основные проектные решения включают следующее:
• работу с концентрированными растворами радиоактивных изотопов следует вести в специально сконструированных перчаточных боксах и вытяжных шкафах;
• доступ в эти помещения должен быть ограничен, а вход осуществляться через воздушный шлюз;
• в них должен поддерживаться отрицательный по отношению к соседним помещениям перепад давления;
• эти помещения должны быть оборудованы механической вытяжной вентиляцией, использующей однократный проток воздуха (без рециркуляции);
• отводимый из этих помещений в атмосферу воздух следует пропускать через фильтры с активированным углем, устанавливаемые после НЕРА-фильтров, чтобы гарантировать отсутствие выброса радиоактивных веществ в окружающую среду.
Рубрика ‘Проектирование помещений’ Category
Помещения для биофармацевтических производств обычно включают в себя производственные площади для основных технологических процессов, которые были описаны выше. Многие современные промышленные здания спроектированы для выпуска различных видов продукции. При этом производства разделены, и каждый вид продукции выпускается на отдельных площадях. Они имеют отдельный доступ в производственные помещения, собственные транспортные средства и вспомогательные помещения. Последние могут включать:
• лаборатории для производственного контроля и контроля качества готовой продукции;
• помещения для вспомогательных технологических служб и механических мастерских;
• технические коридоры для распределительных трубопроводных систем и фальшполы для канализационных трубопроводов;
• склады оборудования и материалов, включая холодные комнаты;
• помещения со шкафами для одежды, комнаты для переодевания и туалеты;
• административные помещения, такие как офисы, хранилища архивов, конференц-залы.
Производственное здание должно быть спроектировано так, чтобы защитить рабочих, продукцию и окружающую среду от потенциально опасных микроорганизмов. Отдельные технические средства, которые включаются в проект производственного здания, должны сочетать в себе меры обеспечения биологической безопасности и защиты продукта от посторонних микроорганизмов, меры пожаро- и взрывобезо-пасности, а также меры, предотвращающие вредное воздействие на оператора радиоактивного излучения.Требования GMP, касающиеся чистых помещений, описаны в главе 4. Одним из ключевых требований GMP является использование положительного перепада давления в чистых помещениях с тем, чтобы предотвратить загрязнение продукта из внешней среды. Оно прямо противоположно требованию биологической безопасности обеспечивать отрицательный перепад давления. Необходимо находить средства, способные удовлетворять обоим требованиям. Как правило, доминирующим является требование поддерживать отрицательное давление на производственных площадях, окружающих технологическое оборудование. Его не обязательно осуществлять для всего производственного помещения, а только для отдельно вентилируемого изолятора с гибкими пленочными стенками. Если оборудование слишком громоздко или сложно для такого решения, то участок, для которого применяются меры биологической безопасности (с отрицательным перепадом давления) должен быть окружен помещениями с положительным перепадом давления. Поток воздуха внутри производственного здания должен быть спроектирован так, чтобы он выводился из чистого помещения в промежуточную зону. Обычно такой зоной является воздушный шлюз, разделяющий две зоны.
Все категории биологической безопасности для крупномасштабного производства, установленные Национальным институтом здравоохранения США, требуют, чтобы жидкие отходы были инактивированы до того, как они покинут предприятие (таблица 6.4, пп. 13 и 15). В основном это обеспечивается путем направления отходов в сборные емкости, в которых они подвергаются обработке с помощью химического дезинфектанта или тепловым методом с тем, чтобы убить все содержащиеся в них микроорганизмы. Собираемые жидкие отходы включают в себя не только технологические стоки, но также и любые другие жидкие отходы, которые могли быть загрязнены микроорганизмами внутри производственного здания. Они могут включать в себя утечки через уплотнения, конденсат после паровой стерилизации, промывные воды и другие жидкие стоки.
Применяется два основных способа инактивации — периодический и непрерывный. При периодической инактивации используются как минимум две сборных емкости (рис. 6.6). Они заполняются попеременно. Как только первая емкость наполняется, она отключается, а стоки направляются во вторую. Заполненная емкость подвергается процессу инактивации. При химической дезинфекции в емкость добавляют дезинфектант, после чего она длительно выдерживается для достижения необходимого обеззараживающего эффекта. Некоторые микроорганизмы инактивируются высокими значениями рН. В этом случае в емкость добавляют гидроксид натрия. Для более устойчивых микроорганизмов могут быть использованы различные патентованные дезинфицирующие средства.
Тепловая дезинфекция является, возможно, наиболее часто используемым методом инактивации. В этом случае содержимое сборной емкости нагревают и выдерживают определенное время при высокой температуре. Микроорганизмы сильно различаются по своей способности выдерживать тепловую обработку, поэтому значения температуры инактивации и времени выдержки должны быть экспериментально определены заранее. Обычно температура инактивации находится в диапазоне от 80 до 100°С, а время выдержки - от нескольких минут до одного часа.
Другим способом обеззараживания стоков является непрерывная инактивация. Обычно она выполняется тепловым методом и требует использования только одной сборной емкости (рис. 6.7). Как только сосуд наполнится, его содержимое перекачивается насосом через нагреватель, а затем направляется либо в теплообменник, обеспечивающий необходимое время выдержки, либо возвращается обратно в емкость. Система непрерывной инактивации спроектирована так, чтобы нагреть стоки до определенной температуры и выдержать их при ней в течение заданного времени. Обычно эта температура выше, чем при периодической инактивации, а время выдержки значительно короче.
Первичная изоляция биотехнологического производства может быть нарушена в силу различных причин, таких как утечки, поломка оборудования или ошибка оператора. Следовательно, необходимо предпринимать меры по обеспечению вторичной изоляции, которые в основном ориентированы на производственные помещения. Последние проектируются так, чтобы предотвратить выход любых микроорганизмов за пределы производящего их предприятия.
Основной смысл вторичной изоляции состоит в том, чтобы производственные помещения стали частью производственного процесса. При их проектировании необходимо добиться такой координации различных инженерных дисциплин, которая дала бы уверенность в том, что концепция всеобщей изоляции применяется как к технологическому оборудованию, так и к зданию.
Проектные решения, необходимые для обеспечения вторичной изоляции, касаются широкого круга вопросов, начиная с планировки помещений и кончая выбором материалов для их отделки. Практикой проектирования выработаны следующие принципы обеспечения второго уровня защиты:
• Желательно физически отделить производственные площади, для которых требуется применение мер биологической безопасности, от других помещений. Вход на эти площади не должен осуществляться прямо из коридора. Категорий изоляции BL1-LS и BL2-LS требуют доступа в эти помещения через комнаты для переодевания и умывания. Категория изоляции BL3-LS требует наличия специального помещения для смены одежды и душевых помещений, имеющих вход через воздушный шлюз.Производственные площади с применением мер биологической безопасности должны быть спроектированы с учетом возможности удержания аварийных утечек биоматериала. Уровень пола в таком помещении может быть несколько ниже, чем в помещениях без применения мер биологической безопасности. Покрытие такого пола должно быть сплошным, места соединения пола со стенами - выполнены с закруглениями, а поверхность пола - иметь уклон к дренажным отверстиям. Типичными материалами, применяемыми в качестве напольных покрытий, являются листовой виниловый пластик, сваренный горячей сваркой, наливные эпоксидные покрытия и плитка терраццо.
Дренажные отверстия полов должны быть связаны с емкостями для сбора и обеззараживания стоков.
Материалы, применяемые для отделки стен и потолков, должны быть устойчивы к воздействию водных растворов моющих и дезинфицирующих средств (для успешной санитарной обработки). Стены должны быть также устойчивы к воздействию ударных нагрузок, если в помещении происходит работа с передвигаемыми на колесах емкостями. Типичная финишная отделка стен включает сухую штукатурку (гипсокартон) с последующей окраской эпоксидными эмалями или отделкой по-ливинилхлоридными покрытиями. Финишную отделку эпоксидными эмалями используют также и для оштукатуренных кирпичных стен.
Производственные помещения, отвечающие требованиям категории изоляции BL3-LS, должны быть полностью герметизированы для выполнения их санитарной обработки парами таких стерилизующих веществ, как, например, формалин.
Пункты 1 - 5 в таблице 6.4 содержат меры первичной изоляции, целью которых является удержание опасного фактора (патогенных микрооргаизмов) внутри «закрытой системы» технологического оборудования. Невозможно создать полностью закрытую систему из-за необходимости подавать в нее питательную среду, отбирать пробы, заполнять и вентилировать систему и т. д. Следовательно, должны быть предприняты определенные меры предосторожности с тем, чтобы минимизировать или предотвратить возможность утечки микроорганизмов во время выполнения технологических операций.
Ниже дан перечень мер, которые следует предусматривать при проектировании оборудования для изолированных систем:
• Все резервуары и оборудование, содержащие живые микроорганизмы, должны быть приспособлены для стерилизации паром. Предпочтительно проектировать их с учетом возможности стерилизации на месте использования (sterilization-in-place -SIP), а не полагаться на их разборку для последующей стерилизации в автоклаве.
• Газы, отходящие из закрытого технологического оборудования, биореакторов, должны проходить через стерилизующий фильтр с размером пор 0,2 мкм. При определенных обстоятельствах отходящий воздух может быть подвергнут термической обработке сжиганием.
• При проектировании герметизирующих уплотнений следует уделить особое внимание точкам ввода в закрытую систему. Фланцевые соединения, датчики средств измерений и другие статические соединения, используемые при относительно низких уровнях изоляции, обычно требуют установки одинарных кольцевых уплотнений. Однако резервуары, использующиеся при уровне изоляции В4, могут потребовать применения двойных кольцевых уплотнений или двойных уплотнений с кольцевым зазором, омываемым паром.
• Динамические уплотнения, например, уплотнения вала мешалки, могут потребовать использования двойных механических уплотнений, омываемых стерилизующим агентом, таким как пар или горячий конденсат.
• В процессе работы может поддерживаться паровой барьер на трубопроводах, подведенных к аппарату, содержащему микроорганизмы. Рис. 6.3 иллюстрирует работу парового барьера. При осуществлении процесса передачи технологической жидкости из сосуда, не содержащего микроорганизмы, в ферментер, краны на паровой линии и линии конденсата закрыты. В процессе ферментации два крана на передающей линии закрыты, а в зону между ними введен пар. Этот паровой барьер поддерживается в течение всего процесса ферментации для обеспечения как защиты биореактора от загрязнения посторонними микроорганизмами, так и предотвращения утечки культивируемых микроорганизмов.
• Потенциально загрязненные микроорганизмами отходы, например, отходы, образующиеся при отборе проб, а также паровой конденсат от стерилизации оборудования,должны собираться в бак для обеззараживания с последующей стерилизацией перед сбросом в канализацию. Загрязненные технологические отходы, такие как супер-натант от центрифуг, также должны направляться в бак для обеззараживания.
В тех случаях, когда оборудование не может быть спроектировано как закрытая система (например, стаканочные центрифуги, из которых удаляется клеточный пастообразный концентрат), производственное помещение само по себе может рассматриваться в качестве средства первичной изоляции. В таких случаях операторы, работающие внутри комнаты, должны быть снабжены средствами индивидуальной защиты органов дыхания.
В США Американские требования по биологической безопасности при работе с генетически модифицированными микроорганизмами (ГМО) даны в упомянутых выше пересмотренных руководствах (NIH Guidelines), опубликованных в Федеральном Регистре (своде американских законов) 18 июля 1991 г. (56 FR 33174) и действующих по настоящее время. Эти руководства устанавливают четыре уровня биологической безопасности для лабораторий - с первого по четвертый (ВЫ - BL4). Для экспериментов, проводимых с объемами культуры более 10 л, установлены четыре дополнительных категории биологической безопасности. Для непатогенных и не обладающих токсическим действием рекомбинантных микроорганизмов, а также для тех из них, которые не способны сохранять жизнеспособность вне управляемых лабораторных условий, рекомендован уровень биологической безопасности, содержащийся в Надлежащей практике крупномасштабного производства (Good Industrial Large Scale Practice - GLSP). Кроме того, имеются три уровня биологической безопасности для крупномасштабного производства (Biosafety Levels - Large Scale: BL1-LS, BL2-LS, BL3-LS), каждый из которых эквивалентен уровням биологической безопасности с BL1 по BL3. Стандартных предписаний в отношении мер предосторожности для крупномасштабного культивирования очень опасных микроорганизмов, для работы с которыми требуется применение самого высокого уровня биологической безопасности (BL4), не существует.В Великобритании разработаны требования для изоляции патогенных микроорганизмов, встречающихся в природе, которые представлены в документе, называемом «Классификация патогенных микроорганизмов в соответствии с их опасностью и категории биологической безопасности», 4-я редакция, 1995 г. (Categorisation of Pathogens According to Hazard and Categories of Containment, 4th edn, 1995). Он был опубликован Консультативным комитетом по опасным патогенным микроорганизмам (Advisory Committee on Dangerous Pathogens - ACDP). Этот документ подразделяет микроорганизмы в зависимости от потенциальной опасности на четыре группы, начиная с группы 1 (способных с малой вероятностью вызвать заболевание человека) до группы 4 (способных вызывать трудноизлечимые, легко распространяющиеся и часто оканчивающиеся смертельным исходом инфекционные заболевания). Он также определяет четыре уровня изоляции от CL1 до CL4, каждый из которых соответствует эквивалентной группе опасности. Они скорее ориентированы на лаборатории и виварии, чем на промышленное оборудование. По этой причине названные уровни изоляции реже применяются при проектировании биофармацевтических производств, чем те, что установлены в правилах для ГМО.
Недавно был принят единый Британский и Европейский стандарт (British Standard/ EuroNorm), касающийся мер изоляции для биотехнологических производств, обязательный к применению во всех странах-членах Европейского Сообщества. Он называется BS/EN 1620 (1997) «Биотехнология. Крупномасштабные процессы и производство. Строительство заводов в соответствии со степенью опасности» (Biotechnology - Large scale process and production - Plant building according to the degree of hazard).
Технологические среды, способные потенциально контактировать с производственными потоками, содержащими биофармацевтический продукт, должны быть такого качества, чтобы предотвратить или минимизировать его загрязнение. Следовательно, те среды, которые поступают в технологическое оборудование, например, сжатый воздух, стерилизующий пар, вода, должны подаваться в очищенном виде.
Согласно стандартам GMP в биофармацевтических производствах не разрешено применять неочищенную воду. Как минимум, вода должна подвергаться многоступенчатой очистке, обеспечивающей определенное ее качество по химическим и микробиологическим показателям. Обычно требуется вода фармацевтического качества. Американская и Европейская Фармакопеи определяют стандарты для воды очищенной (ВО) и воды для инъекций (ВДИ). Последняя имеет более высокий стандарт качества и применяется на заключительных стадиях в производстве парентеральных лекарственных средств. ВО обычно производится с помощью нескольких последовательных методов очистки, которые могут включать в себя фильтрацию через слой активированного угля, умягчение, деионизацию и мембранные методы очистки. ВДИ обычно производится дистилляцией, хотя в США также применяется обратный осмос, а в Японии разрешено применение ультрафильтрации. ВО может распределяться по системам трубопроводов, которые должны быть спроектированы с учетом возможности санитарной обработки и выполнены из труб, изготовленных из пластика или нержавеющей стали. ВДИ всегда распределяется по системам, выполненным из труб, изготовленных из нержавеющей стали и спроектированных с учетом использования паровой стерилизации. В обоих случаях системы трубопроводов проектируются в виде петли рециркуляции, с тем чтобы снизить рост микроорганизмов, вызывающий загрязнение воды. Для ВДИ циркуляция в петле часто осуществляется в горячем состоянии (при температуре воды 60 - 80 °С), чтобы в дальнейшем снизить вероятность роста микроорганизмов.
Пар очень часто подается в "технологическое оборудование для осуществления процесса паровой стерилизации. Любые загрязнения, содержащиеся в паре, могут остаться в оборудовании и загрязнить фармацевтический продукт. Поэтому для паровой стерилизации должен использоваться пар, свободный от загрязнений. Такой пар обычно называют «очищенный пар». Обычный промышленный пар, например, используемый для нагрева в системах воздухоподготовки, содержит в себе добавки, необходимые для предотвращения образования накипи и коррозии. Однако они не должны содержаться в воде, используемой для получения очищенного пара, поскольку попадут в него. Поэтому питающая вода обычно подвергается обработке для удаления химических веществ, способных вызвать коррозию и образование накипи, а парогенераторы изготавливают из нержавеющей стали для придания им большей стойкости к коррозии. Питающая вода может быть умягченной, деионизованной или водой очищенной и иметь высокое микробиологическое качество. Качество очищенного пара обычно определяют по качеству конденсата, которое должно быть эквивалентно показателям фармацевтического качества воды, используемой на этом производстве. Очищенный пар, который дает конденсат, соответствующий по своему качеству ВДИ, часто называют «чистый пар».
Часто в технологическое оборудование подают воздух, а иногда и другие газы (азот, С02, кислород), например, для обеспечения роста микроорганизмов, перемещения жидкости из одной емкости в другую или для осушки оборудования после мойки. Обычно эти газы стерилизуются методом фильтрации через фильтры с размером пор 0,22 мкм до того, как будут поданы в производственное помещение. После фильтрации они распределяются по стерилизуемым паром трубопроводам, изготовленным из нержавеющей стали, к точкам их использования. Если воздух подается не из баллонов, а с помощью компрессора, то могут понадобиться специальные меры, чтобы предотвратить его загрязнение. Можно использовать безмасляный компрессор, но и он не защитит от углеводородных загрязнений, содержащихся в атмосферном воздухе. Возможно, наилучшим решением будет применение обычных компрессоров с масляной смазкой, после которых устанавливаются соответствующие фильтры. Такие системы более надежны, более экономичны с точки зрения потребления энергии и дешевле, чем системы с безмасляными компрессорами. Более того, они могут быть спроектированы с учетом загрязнений, содержащихся в атмосферном воздухе.
Гомогенизация Гомогенизаторы осуществляют разрушение клеток при пропускании сжатой до высокого давления культуральной жидкости через специальный редуцирующий клапан. Культуральная жидкость может подвергаться многократной циркуляции через гомогенизатор, с тем чтобы при каждом проходе получать все большее количество внутриклеточного белка. При этом она должна непрерывно охлаждаться, чтобы отводить тепло, выделяемое насосом при ее сжатии. Исследования показывают, что при работе гомогенизаторов образуются аэрозоли, содержащие фрагменты клеток. Следовательно, меры биологической безопасности требуют, чтобы эти машины полностью размещались в изоляторе. Разработаны также методы обеззараживания гомогенизаторов с помощью пара после завершения процесса их использования. Внутренние поверхности изолятора также должны быть обеззаражены перед входом в него оператора. Для этого могут быть использованы парообразные формы дезинфектантов, например, формалин, надуксусная кислота или перекись водорода.
Микрофильтрация Отделение клеток от культуральной жидкости может быть осуществлено с помощью микрофильтрационных установок, в которых используются мембраны, изготовленные из разнообразных материалов, включая керамику и фторопласт. Эти мембраны могут применяться в виде плоских, трубчатых или спиралевидных картриджей. Фильтрация осуществляется при относительно низких давлениях. На мембране культуральная жидкость разделяется на концентрат, содержащий клетки, и пермеат. Имеется всего несколько видов мембран, способных выдерживать стерилизацию паром. Однако для обеззараживания мембран, не выдерживающих паровую стерилизацию, может использоваться химическая дезинфекция. Типичными дезинфектантами, применяемыми в этом случае, являются надуксусная кислота, перекись водорода и щелочные растворы.На этой стадии редко приходится встречаться с требованием применения мер биологической безопасности. Однако некоторые виды защиты обычно необходимо применять для предотвращения контакта оператора с биологически активными веществами. Потребность защитить продукт от посторонних загрязнений требует применения средств, которые одновременно способны обеспечить необходимый уровень биологической безопасности. Это накладывает значительный отпечаток на конструкцию производственных помещений, в частности, тех, где осуществляется выполнение финишных операций по приготовлению стерильных лекарственных форм.
Государственные регулирующие органы предпочитают, чтобы асептическое наполнение/дозирование осуществлялось в специальном здании, расположенном отдельно от производственных корпусов, в которых применяются меры биологической безопасности. Если это не выполнимо по причинам высокой стоимости или ограниченности пространства, то участок асептического наполнения может быть изолирован от расположенных в этом же здании производственных помещений, в которых применяются меры биологической защиты. В этом случае они должны иметь отдельные маршруты для доступа, оснащаться собственными вентиляционными системами, отдельным производственным оборудованием, технологическими средами и посудой.
Во многих биотехнологических производствах живые микроорганизмы к концу процесса культивирования выполняют свою полезную роль и после этого должны быть убиты. Это достигается химической или тепловой обработкой содержимого биореактора, либо путем фильтрации культуральной жидкости при ее удалении из аппарата. В таких случаях меры обеспечения биологической безопасности при выполнении последующих технологических операций могут и не потребоваться.
В любом случае предпочтительнее удерживать микроорганизмы внутри биореактора. Однако существует множество примеров, когда должны применяться меры биологической безопасности, в том числе и на стадии выделения и очистки продукта. Это может происходить в силу того, что клетки нежелательно убивать из-за потенциальной опасности потерять при этом продукт или из-за резкого падения эффективности последующих технологических операций. В некоторых случаях даже убитые клетки имеют потенциально высокий токсический эффект. Эта ситуация наблюдается в вакцинных производствах при выпуске антигенных токсинов. Было обнаружено, что даже относительно безвредные микроорганизмы, используемые при производстве ферментов, применяемых в качестве биодобавок в синтетических моющих средствах, способны вызывать опасную иммунную реакцию у производственного персонала.
Типичное технологическое оборудование, применяемое для выделения и очистки белков, представлено в таблице 6.1. Начальные этапы процесса выделения зависят от того, является ли продукт внутриклеточным (произведен и удерживается внутри клетки) или внеклеточным (выделяется клеткой в культуральную жидкость). Если рекомбинант-ный микроорганизм не убит в биореакторе, то первые технологические операции на стадии выделения должны выполняться с соблюдением мер биологической безопасности.В крупномасштабных ферментационных производствах, в которых при культивировании рекомбинантных микроорганизмов получают внутриклеточный продукт, отделение клеток от культуральной жидкости, как правило, выполняют на центробежных сепараторах. Затем отделенные клетки разрушают (подвергают лизису) в гомогенизаторах или шаровых мельницах с тем, чтобы высвободить внутриклеточный продукт. Последующие технологические операции выбираются в зависимости от свойств продукта и от вида загрязняющих его молекул, которые попали в него либо из культуральной жидкости, либо образовались на стадии разрушения клеток. Целью начальных технологических операций, применяемых на стадии выделения, является высокая эффективность процесса выделения внутриклеточного белкового продукта с максимальным удалением из него нежелательного материала. При этом желательно уменьшить объем обрабатываемой жидкой среды.
Подробное рассмотрение разнообразных технологических операций по выделению и очистке продукта не является предметом этой главы. Однако будет полезно дать описание тех технологических процессов, где часто необходимо применять меры биологической безопасности. Это в основном касается первых шагов по выделению продукта после ферментации, когда в обрабатываемой среде все еще могут содержаться живые или мертвые клетки, либо значительные количества вредных примесей.
Центрифугирование. Центробежные сепараторы чаще всего применяются для отделения клеток от культуральной жидкости. Обычно используются машины, которые способны в непрерывном режиме осуществлять процесс сепарации и выгрузку пастообразного концентрата, состоящего из сконцентрированных клеток. В этом случае центрифугирование культуральной жидкости из любого отдельно взятого ферментера выполняется как непрерывный процесс. Машины, применяемые для технологических операций с использованием мер биологической безопасности, оснащаются мембранными фильтрами с размером пор 0,22 мкм, для того чтобы предотвратить возможность генерации аэрозолей из патрубков, обеспечивающих вентилирование сепарационных камер.
Культивирование (ферментация) - это процесс, во время которого микроорганизмы растут (увеличивают свою численность) и превращают компоненты питательной среды в целевой продукт. В качестве микроорганизмов могут использоваться дрожжи, грибы или бактерии. В том случае, когда в качестве организмов-продуцентов используются клетки животных или гибридомы, говорят о культуре клеток. Одно из требований к процессу культивирования состоит в обеспечении микроорганизмов или культуры клеток условиями, благоприятными для их оптимального роста и образования продукта. Это требование реализуется с помощью биореактора (ферментера). Это закрытый сосуд, который стерилизуется паром, и в который подается стерильная питательная среда. Эта среда затем асептически засевается производственными микроорганизмами. Биореактор позволяет поддерживать в заданных пределах такие параметры ферментируемой питательной среды (культуральной жидкости), как температура, рН, содержание растворенного кислорода и другие. Он также обеспечивает асептические условия культивирования, благодаря чему на протяжении этого этапа производства поддерживается чистая культура микроорганизмов-продуцентов.
Имеется множество конструкций биореакторов, но, в основном, они представляют собой сосуды, снабженные перемешивающим устройством и рубашкой, и изготовленные из нержавеющей стали. Для биофармацевтических производств обычно применяются ферментеры объемом от 1 ООО до 50 ООО литров. Они снабжены сложной аппаратурой и системами управления. Типичный пример ферментера показан на рис. 6.2. Поддержание асептических условий и выполнение мер по обеспечению биологической безопасности при культивировании опасных микроорганизмов требует специальных усилий ввиду большого числа опасных (с точки зрения возможных утечек) мест. В первую очередь к ним относятся система очистки отработанного воздуха, система уплотнения вала мешалки, уплотнительные прокладки в клапанах, трубных или фланцевых соединениях.