Bli Med Gregory Sacha, Ph. D. Av Baxter BioPharma Solutions for en introduksjon til lyophilization og anatomien til en lyophilizer. Presentert foran et laboratorium-skala lyophilizer, Dr. Sacha demonstrerer plassering av et termoelement, manuell lasting, og diskuterer prosessparametere og utstyrsdesign som påvirker lyofilisasjonssykluser. Hooke College Of Applied Sciences tilbyr en frysetørking kurs.
Transkripsjon
Så, la oss begynne med å først forstå hva trinnene med lyofilisering er, og hvorfor vi ville gjøre dem. Grunnlaget For Lyofilisering er at vi trenger noe lyofilisert hvis vi skal forlenge holdbarheten, for eksempel, er den ikke stabil i løsningen. Lyofilisering tillater oss å fjerne is eller vann, fra et produkt uten å ødelegge våre flyktige molekyler. Ikke nødvendigvis flyktig, men de som kan være utsatt for høy varme. Så, disse produktene er plassert i en lyofilisator, avkjølt og frosset, og deretter etableres et vakuum for å fjerne is som sublimering.
så vil disse trinnene omfatte først å fylle hetteglassene med oppløsning og deretter ta disse hetteglassene og plassere dem i en lyophilizer, og deretter kjøle hetteglassene ned til rundt -40 grader C. det trinnet er frysetrinnet.
Kjøl hetteglassene, la dem fryse helt til -40, la oss si om to timer. Og så nå kan vi starte et vakuum, det vakuumet kan være rundt, la oss si 100 millitorr, og deretter avhengig av egenskapene til de i løsningen, noe som betyr de termiske karakteristiske egenskapene, kan vi kanskje øke hylletemperaturen til et sted rundt -20 eller enda høyere, mens du fortsetter å trekke det vakuumet. Det stadiet er primær tørking; det er der vi fjerner bulk isen.
etter at vi har fjernet all bulk ice, er det nå trygt å øke temperaturen på produktet. Det er trygt fordi alt det frosne vannet er fjernet.
nå må Vi øke temperaturen på produktet for å kjøre av det frosne vannet. Denne delen er kjent som sekundær tørking.
Det er også et trinn som kan brukes under det første frysetrinnet – det trinnet kalles annealing. Det er der hvis et produkt kan krystallisere, vi kan oppmuntre krystallisering ved å øke temperaturen på produktet og deretter la den hvile, uten å trekke et vakuum. Dette trinnet er kjent som annealing. Den glødetiden gir tid for molekylær bevegelse som kan oppmuntre til krystallisering av en krystalliserende komponent, eller til og med oppmuntre til vekst av iskrystaller.
så vårt mål er da å fylle hetteglass, og her er et eksempel på et fylt hetteglass, vårt mål er å, etter frysetørking, opprettholde samme høyde og volum av løsningen som ble fylt. Som et eksempel på et fryse tørt produkt, med et akseptabelt utseende, er det det vi håper å gjøre. Det vi håper ikke å gjøre er å produsere noe som dette; dette er sammenbrudd. Dette skjer for eksempel hvis vi ikke forstår den termiske virkemåten til produktet vårt, og vi overskrider kritiske temperaturer under primærtørking. Det er det vi ønsker å unngå.
noe annet du kanskje la merke til er at i motsetning til løsningsformuleringen har denne formuleringen en stopper som er delvis sittende. Du vil se at denne stopperen har en enkelt ventil. Den enkle ventilen tillater rømning av vanndamp under prosessen.
før vi går videre, la oss først forstå litt om lyofilisatoren selv.
jeg skal bringe deg litt nærmere lyofilisatoren, dette er en laboratorieskala lyofilisator. Du vil se at den har en dør med et annet kammer på forsiden, jeg vil snakke med deg om det om et minutt. Innsiden er dette produktkammeret. Det er tre hyller til et produktkammer—for enkel demonstrasjon i løpet av denne økten har jeg hevet de to øverste hyllene, så vi har god plass.
hvis vi ser litt lenger ned, ser vi kondensatoren. Kondensatoren er der isen fjernes som vanndamp under sublimering det er fanget på disse spoler i kondensatoren. Disse spolene holdes ved en temperatur rundt -65 eller -70, et sted rundt der. Så, la meg heve dette kameraet litt.
Hvordan kommer vanndampen til kammeret ned til kondensatoren? Dette er en viktig ting å huske, ikke alle lyofilisatorer er skapt det samme. Disse lyophilizers har det som er kjent som en spole stykke mellom produktet kammeret og kondensatoren. Det spolestykket er som et nett. Jeg vil rotere deg rundt til en annen lyophilizer som jeg har med sidepanelet fjernet. Det vi ser her, ser vi litt, dette nakkestykket her mellom kammeret og kondensatoren. Det er spolestykket. Det er viktig å huske fordi noen lyophilizers ikke har en spole stykke. De kan bare ha dette produktkammeret, og rett ved siden av det produktkammeret hvor hyllene er plassert, er kondensatoren, noe som betyr veldig kalde spoler. Disse spolene kan påvirke temperaturen på produktet ditt. Det er verken en god eller dårlig, men det er noe å være klar over når utvikle prosessen og overføre den. Andre lyofilisatorer kan fortsatt ikke ha en nakke, men bare denne veggen mellom kammeret og kondensatoren, med en plate som øker og faller avhengig av prosessstadiet.
Noe annet vi trenger å diskutere er hvordan kjøler vi disse hetteglassene? Hvor kommer denne kalde temperaturen fra?
disse hyllene er hule. De har et kjølevæske, eller et varmeoverføringsvæske, som roterer og strømmer gjennom dem. Noe annet som er forskjellig mellom ulike lyophilizers er hvordan at væsken flyter. På noen hyller strømmer det i et serpentin mønster, opp og ned. Andre hyller vil flyte i et spiralmønster, dette er litt overdrevet, jeg er forferdelig på tegning, men det er en spiral.
hvorfor bryr vi oss? Vi bryr oss fordi det definitivt vil avgjøre hvordan vår varme fordeles på hylle. Ingen har en fordel eller ulempe, det er bare at vi må være klar over det fordi det er noe som er kjent som kanteffekten på en hylle. Når vi har en full hylle full av hetteglass, vil hetteglassene på innsiden av hyllen, den indre delen, være mye kjøligere enn de som er på kanten. Det som trer i kraft er veggtemperaturen, dørtemperaturen, hvor bred disse kanalene er, og hvor godt de dekker hele hyllen. Det er noe vi må være klar over.
når vi fyller hetteglass, fyller vi dem på et brett, her er en manuell operasjon i laboratoriet vårt. Vi har hetteglass fylt på et brett, alle stoppene er delvis sittende.
du vil legge merke til en haug med ledninger. Disse ledningene fører til hetteglass som er utstyrt med termoelementer, slik at vi kan overvåke temperaturen på produktet vårt under prosessen. Her er et hetteglass med et termoelement plassert inne i det. Det vi prøver å gjøre, siden disse termoelementene er punktsensorer, prøver vi å justere det punktet så nært som mulig i midten av hetteglasset i midtbunnen. Vi gjør det fordi når isen er fjernet, blir den fjernet fra toppen ned. Bunnen kommer til å være den kaldeste, og det kan gi oss et mål på når vår primære tørkesyklus er fullført. Det er ikke den beste måten å måle, men det er en mulig måling. Det er også en måte å bestemme hvor nær vi er til at feil punkt temperatur for et produkt. Du vil legge merke til at jeg har et termoelement plassert foran, midt og midt. Ulike mennesker plasserer dem med forskjellige metoder. Det kaldeste området kommer til å være i sentrum, kantområder vil fortelle deg hvor varmt det kan være – den varmeste temperaturen du kan oppleve under prosessen.
hvordan plasserer vi disse i lyofilisatoren? På et brett har brettet en ring rundt den, så vi legger den i lyofilisatoren og skyver denne toppdelen fremover når vi skyver. Nå har bunnen av brettet og hetteglassene direkte kontakt med hyllen. Vi kan da koble termoelementene til de forskjellige portene. Dette gjør at vi kan overvåke produkttemperaturen gjennom hele prosessen.
det finnes andre typer termoelementer som vi må være klar over, eller temperatur overvåkingssystemer. Vi vil ikke gå inn i alle detaljene her, men DET ER RGD, det er et termoelement som vi legger direkte inn i hetteglasset, så er det også disse trådløse temperatursensorene. Denne skjer for Å være Fra Tempress, og du vil se den har en stor, egentlig ikke så stor, men en glassbunn til den. Den bunnen inneholder en krystall som vibrerer. Og den vibrasjonen eller svingningen vil direkte oversette til temperaturen på produktet vårt.
en grunn til at vi liker disse trådløse sensorene er at de kan dampsteriliseres slik at de kan brukes i produksjonsprosessen, og da har vi heller ikke alle disse ledningene. En utfordring med å plassere termoelementer i et produksjonsområde er at vi kan påvirke sterilitetssikringen negativt. I et produksjonsområde kan vi bare teste eller overvåke hetteglassene som er nærmest forsiden av døren, slik at vi ikke når over og påvirker sterilitetssikringen negativt. Disse trådløse termoelementene tillater oss å plassere hetteglass og temperatursensorer langs linjen, de kan tilfeldig plasseres på en hel hylle.
etter at vi har plugget disse termoelementene inn, lukker vi døren. Lukk døren til kondensatorkammeret og start deretter prosessen, husk at den første delen av den er frysing, primærtørking og sekundær tørking.
Ting vi overvåker under prosessen; primær tørking. Primær tørking vi ønsker å bestemme når slutten av det er. Den enden bestemmes av en, når vi helt fjerner is fra våre hetteglass, og temperaturen på vårt produkt blir lik temperaturen på hyllen vår. En annen metode, og sannsynligvis en mer pålitelig metode, sier jeg mer pålitelig fordi denne metoden representerer det som skjer over hele hyllen eller over hele hyllene, og det er komparativ trykkmåling. Innenfor denne lyophilizer er det en compacitance manometer for måling av settpunktet trykk, for eksempel hvis vi det for 100 millitorr det vil vise når det er på 100 millitorr. En annen måling av trykk er motstandstrykkmåling, kjent som en pirani-måling. Denne elektriske motstanden påvirkes av nivået av vanndamp i kammeret. Når vanndamp er høy, er trykket registrert av pirani-måleren mye høyere enn trykket registrert av kompaktmanometeret. Dette gir oss et mål på når all vanndamp er fjernet fra vårt produktkammer. På det tidspunktet Vil Pirani-målemålingen bli svært lik kompaktmålerens måling. Det forteller oss at vi nå kan gå videre til sekundær tørking.
det er to små skritt her som jeg vil gjerne berøre. En er når vi fjerner vanndamp, hva annet går inn i kammeret for å balansere det trykket? Kontinuerlig, gjennom denne prosessen, er det en nitrogenblødning en liten mengde nitrogen i kammeret som erstatter vanndampen som er fjernet. Det betyr at når disse ampullene er endelig forseglet, de er forseglet under et miljø av nitrogen.
den neste delen som jeg ønsker å ta på er, hva er dette? Hva er denne boksen her? Det er noe vi trenger å vite under vår prosess. Det vil si, hva er den endelige restfuktigheten til produktet vårt? Vi begynner å se på det mot slutten av primærtørking og deretter i sekundær tørking fordi vi vil kunne ta prøver under de trinnene som vil representere det høye nivået av gjenværende fuktighet, mediet og det lave. Vi tar disse prøvene, plasserer dem på stabilitet, og undersøker effekten av restfuktighet. Det forteller oss hvor lavt vi må gå.
så når vi vet nivået av restfuktighet vi trenger, må vi nå vite på hvilken hylletemperatur-hvor lenge trenger vi å holde den på den hylletemperaturen for å nå ønsket nivå av restfuktighet. Vi gjør alt dette ved å ta prøver fra kammeret. Vi ønsker å gjøre det uten helt å bryte vakuumet. En metode for å gjøre det er denne tyven sampler. Denne tyven sampler har en dor pa forsiden, vi kan forsegle den pa plass, og det er en dor pa baksiden som gar direkte inn i kammeret. Vi kan trekke et vakuum på denne eksterne boksen til vi kan åpne innsiden døren. Når vi gjør det, har vi nå tilgang til den indre delen av kammeret.
Vi kan da nå denne armen, det kan være vanskelig å se, men det er en liten gripende enhet på enden av armen. Vi kan nå inn der, trekke en prøve, trekke den ut, forsegle den, og deretter få en prøve fanget på det punktet av prosessen som representerer den bestemte gjenværende fuktigheten. Lukk den.
på slutten av prosessen er det ditt valg nå om du vil forsegle under vakuum eller ikke. Tetting under vakuum betyr at vi sørger for at det fortsatt er et vakuum der inne når vi komprimerer hyllene våre for å forsegle stoppene. Det er slik stoppere er forseglet. Hyllene heves med en knapp til hetteglassene kommer i kontakt med hyllen over og de presses for å forsegle stoppene.
Det er et annet element jeg vil berøre, og det er det som virkelig er drivkraften for å fjerne den vanndampen? Det er en vanlig misforståelse at det er at vakuum trekker det ut hetteglassene. Det er egentlig ikke hvordan det fungerer. Det vi gjør under primærtørking er å justere trykket i kammeret og hylletemperaturen for å oppnå ønsket produkttemperatur. Ved å gjøre det etablerer vi en trykkforskjell mellom det og kammeret, og også en temperaturforskjell. Den trykkforskjellen, damptrykket av is på kammeret er svært lavt. Vi har et veldig lavt kammertrykk. Her har vi en mye høyere temperatur for å øke frekvensen av sublimering. Når det skjer, er det ingen trykkforskjell. Damptrykket av is er mye høyere her, så vi fjerner vanndamp og nå blir det fanget på det svært lave trykkområdet, en lav temperatur, fanget der på kondensatorens spoler.
det er din introduksjon til Lyofilisering og din introduksjon til anatomien til en lyofilisator. Jeg håper at du vil bli med oss for kort kurs workshop slik at vi kan gå inn i mer detalj.