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Les innovations PAT au service des bioprocédés 4.0

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La surveillance et le contrôle en temps opportun des paramètres de procédés et attributs de produit critiques (CPP et CPA) sont essentiels pour concevoir, analyser et contrôler un bioprocédé.

Le but n'est pas uniquement de tester la qualité du produit final, mais d’intégrer des suivis tout au long de sa conception afin de détecter toutes déviations et de les traiter en temps réel.

La mise en œuvre d’une démarche PAT (Process Analytical Technology) et d’une analyse avancée des données, dès les phases de R&D, est d'une importance capitale pour se conformer aux réglementations, tout en développant en même temps, de manière efficace et rapide, un procédé de production robuste.

Deux enjeux interviennent :

1. Surveillance – obtenir des données fiables à partir d’outils PAT robustes,

2. Gestion et Contrôle – de l’ensemble des données et des informations obtenues au cours du procédé.

Intégrer l’automatisation et la numérisation au sein de ces 2 enjeux est primordial pour la robustesse du procédé, la qualité des données et l'optimisation des opérations réalisées.

1. Automatiser la surveillance des bioprocédés

Les méthodes de surveillance des bioprocédés les plus répandues sont liées à l'échantillonnage, réalisé très souvent de manière manuelle.

Cette surveillance, basée sur la prise d’échantillons, présente de nombreux avantages :

  • Utilisation d'analyseurs hors ligne performants et automatisés – les fournisseurs développent aujourd’hui des outils PAT à la pointe de la technologie, permettant d’obtenir des données extrêmement précises et fiables,
  • Mesures d'analytes spécifiques – complémentaires aux mesures en ligne effectuées avec des outils PAT standards (capteurs pH, pO2, température, etc.), avec possibilité de traitements pour rendre les échantillons compatibles aux outils analytiques hors ligne,
  • Flexibilité et stockage des échantillons de référence pour une analyse ultérieure.

Elle présente en revanche également des inconvénients :

  • Chronophage et nécessite beaucoup de ressources humaines (jour/nuit/semaine/weekend),
  • Présence d’écarts d'opérateur à opérateur lors de l'échantillonnage, la préparation mais également au cours des analyses,
  • Pas de disponibilité en temps réel des données, sans rétroaction directe possible vers l’unité de traitement.

Malgré ces inconvénients, l’échantillonnage reste une partie non évitable et essentielle dans la surveillance des procédés.

Comment améliorer la prise d'échantillons et l'analyse en ligne à l'aide d'outils PAT innovants? 

Avec l'avènement des outils numériques dans la R&D biotechnologique et les ateliers de production, il existe un potentiel considérable à gagner en automatisant l’ensemble des étapes, de l’échantillonnage à l’analyse : prélèvement, préparation, analyse des échantillons, gestion des données recueillies, pouvant aboutir jusqu’à une rétroaction sur le procédé en cours.

L’automatisation garantie notamment :

  • Sécurité avec une récolte des échantillons réalisée de manière fiable et stérile,
  • Reproductibilité sans risque d'erreurs humaines,
  • Echantillonnage à haute fréquence sans nécessité de ressources humaines supplémentaires,
  • Disponibilité des données en temps réel.

En outre, tous les avantages d'une surveillance manuelle classique sont conservés comme la possibilité de stockage des échantillons ou encore le multiplexage pour des approches parallèles, de plus en plus pratiqué dans le développement des procédés.

Des technologies innovantes, tel que le Numera®, intègrent cette automatisation complète et permettent de relever ces défis !

Il s’agit d’un système d’échantillonnage automatisé et modulaire fournissant un support intégré et personnalisé à la technologie d'analyse des procédés (PAT) en permettant des analyses en ligne pour des résultats fiables en temps réel 24/7.

Il permet de :

Numera prélèvement échantillons

1. Prélever des échantillons de manière stérile au sein de bioréacteurs (jusqu’à 16)

2. Les prétraiter, par dilution, ajout de réactif ou encore filtration

3. Les stocker dans des conditions réfrigérées

4. Les injecter directement dans divers analyseurs

5. Rétroagir en continu sur le procédé

 

Découvrez Numera : outil PAT idéal pour le prélèvement automatique,  la préparation et l'analyse en ligne de vos échantillons

 

L’automatisation des prélèvements et de leurs traitements permet ainsi un contrôle en temps réel des procédés avec une connaissance approfondie.

Comment gérer, centraliser et piloter l’ensemble des nouvelles données et informations générées ?

 

2. Gérer l'ensemble des données et contrôler le procédé

La disponibilité en temps réel des données analytiques, à la base de la compréhension des procédés, implique une variété d’informations provenant d’ilots déconnectés au sein du laboratoire ou de l’unité de production.

Afin d’obtenir une compréhension complète et de meilleures informations sur la modélisation du procédé, l’ensemble de ces données doit être centralisé.

Pour cela, un système de gestion des informations permettant la collecte et le contrôle est nécessaire.

Lucullus®, associé au système Numera®, remplit parfaitement ce rôle.

Cette combinaison permet une stratégie de contrôle basée sur la mesure directe des analytes d'intérêt et recèle un très grand potentiel d’optimisation du procédé en temps réel :

  • Diminution de la variabilité,
  • Stabilisation de la productivité se traduisant par un procédé plus robuste.

L'ensemble du procédé opératoire : conception de l’échantillonnage, son automatisation, la surveillance et le contrôle par rétroaction, est couvert par une solution tout-en-un !

Lucullus digitalisation numerisation

Au-delà du contrôle de l’échantillonnage et de

 l’analyse, Lucullus® permet également la gestion flexible des configurations de systèmes de bioréacteurs avec la conception et l’implémentation de recettes basiques et complexes, la surveillance et le contrôle pour des bioprocédés efficaces et robustes, la gestion centralisée et sécurisée des données et ainsi permettre l’accélération du développement et la réduction des délais de mise sur le marché.

Toutes les étapes peuvent être intégrées, de la R&D à la production, de l’USP au DSP.

 

Découvrez Lucullus PIMS, une plateforme logicielle de bioprocédés souple et puissante

 

Quelles perspectives d'avenir ? 

La surveillance et le contrôle automatisés basés sur des échantillons en tant qu'outil PAT fiable sont une technologie de plate-forme et ouvrent la voie aux bioprocédés du futur.

Les possibilités de l'analyse en ligne avec la disponibilité en temps réel de toutes les informations nécessaires garantissent la surveillance directe de nouveaux paramètres de procédés et attributs de produit critiques permettant des stratégies de contrôle complexes et sophistiquées.

De plus, l'échantillonnage simultané de différents bioréacteurs favorise une parallélisation plus poussée et des temps de développement plus courts.

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