大型カセット用のホルダーはありますか？

バイオ医薬品、分子生物学、または工業的な分離プロセスの世界に深く関わっている場合は、おそらく、まさに頭を悩ませる問題に遭遇したことがあるでしょう。「大型カセット用のカセット ホルダーはありますか?」私はこれまで 8 年以上、カセット ホルダーの供給ゲームに参加してきました。この質問は、皆さんが思っているよりもはるかに頻繁に寄せられます。通常は、ワークフローをスケールアップするチーム、プロセスのボトルネックのトラブルシューティングを行うチーム、または生産スペースで緩んだカセット コンポーネントによる混乱を回避しようとするチームから寄せられます。

なぜこれが重要なのかから始めましょう。ベンチトップカセットのセットアップに慣れている人にとって、大型カセットはニッチなもののように聞こえるかもしれませんが、これが現実です。研究開発ラボから商業生産までプロセスが拡大するにつれて、コアコンポーネント（バッファー交換、濃縮、精製の主力である TFF メンブレンカセットなど）は大型化します。ベンチトップ カセットは手のひらに収まるかもしれませんが、プロセス スケールのカセットは 1 フィートのスペースを占め、数十平方フィートの膜を保持することができ、高流量の実行中に漏れ、ずれ、または損傷を防ぐためにはるかに高い安定性が必要です。

私がこの役割を始めたばかりの頃、バイオテクノロジーチームから、これらの大きなカセット用に古い卓上ホルダーを再利用しようとした話を聞きましたが、結果的には実行中にカセットがずれて、100Lの治療用タンパク質バッチが台無しになったり、長時間の使用による圧力でプラスチック製のホルダーが割れたりしたことがありました。そのとき、私たちはギャップがあることに気づきました。ほとんどの既製カセット ホルダーは、プロセス チームが依存する頑丈で大型のものではなく、小型の実験室規模のユニット用に作られています。そこで私たちは、単に「大きなカセットと互換性がある」というチェックボックスをオンにするだけでなく、実際にその問題を解決するものを構築することに着手しました。

まず、「大型カセット」という言葉が何を意味するのかを明確にしましょう。この用語は曖昧になりがちです。ほとんどの分離プロセスでは、大きなカセットは膜面積によって定義されます。通常は 0.5 m² または最大 10 m²、産業用途ではさらに大きい場合もあります。これらは、研究室でピンセットで扱うような薄くて壊れやすいものではありません。これらは厚く、剛性 (または半剛性) のユニットであり、均一に固定し、膜表面全体に流れを均一に分配し、規制産業にとって交渉の余地のない過酷な洗浄プロセス (CIP などの定置洗浄) に耐えることができるホルダーが必要です。

さて、核心的な質問ですが、確かに、大型カセット用のカセット ホルダーは存在しますが、すべてが同じように作られているわけではありません。 「大容量ホルダー」として販売されているものの多くは、ベンチトップ設計の拡大版にすぎず、実際の使用に重要な重要な機能が欠けています。大きなカセットに適したホルダーとは何か、そして当社の製品がそれらの条件をどのようにチェックしているかを詳しく見てみましょう。

まずは素材選びから。プロセス規模のアプリケーションの場合、プラスチック製のホルダー (前払いは安価ですが) には大きな欠陥があります。傷がつきやすく、洗浄中に化学物質が浸出する可能性があり、高温や高圧下で変形する可能性があり、耐久性は金属の半分しかありません。そのため、当社の大型カセット ホルダーのほとんどは 316L ステンレス鋼で作られています。これは、耐食性があり、消毒が容易で、何年もの繰り返しの使用に耐えられるため、バイオ医薬品および産業プロセスのゴールド スタンダードです。当社のプロセススケールのステンレススチールホルダーはその好例です。0.5 ～ 2.5 m² のカセットを扱えるように作られており、膜の隅々まで確実に同じ流れが得られるように精密に加工された流路があり (製品が滞留したり汚れが蓄積するデッドゾーンがありません)、100 回以上の CIP サイクル後でも湾曲を防ぐ強化フレームを備えています。チームがこれらのホルダーを 5 年以上連続して使用しているのを見てきましたが、見た目も性能も新品同様で、以前に試したプラスチック製のホルダーよりもはるかに優れています。

ちょっと待ってください、すべての大型カセットが同じタイプであるわけではありません。例えば、TFF 膜カセットは、細胞分離用の接線流濾過カセットや清澄用の深層濾過カセットとは異なるポート サイズ、取り付け穴、膜構成を持っています。そのため、特定の大型カセット タイプにも対応できる製品群を設計しました。特に TFF を使用する場合、当社の TFF メンブレン カセット ホルダーは、そのために調整されています。ほとんどの標準的な大型 TFF カセットに適合する調整可能な取り付けブラケット、薄っぺらなガスケットに依存しない漏れ防止シール (すべての一般的なプロセス流体と互換性のある医療グレードの EPDM を使用しています)、およびカスタム作業なしでさらに多くのメンブレン領域が必要な場合に 1 つのスキッドに最大 4 つのホルダーを積み重ねることができるモジュラー設計が備わっています。数か月前、中堅バイオテクノロジーのチームが、このホルダーのおかげで、カスタムフィットのクランプを手探りする必要がなくなったため、カセットの交換時間が 40% 短縮されたと私たちに語っていました。私たちが関心を寄せているのは、まさにそのような効果です。

「でも、カセットの正確なサイズに合わせてカスタム ホルダーを作ってもらうことはできないの?」と考えている人も多いと思います。もちろんですが、カスタム品は高価で、納期も長く、後で少し違うカセットモデルに切り替えても、ずっと使い続けることになります。当社のカセット ホルダー シリーズ (リンクはこちら: /stainless-steel-holder/0-5-2-5-stainless-steel-holder/cassettes-holder.html) は、1 回限りのものではなく、ほとんどの大きなカセット サイズに多用途に使えるように設計されています。 20 以上の人気大型カセット ブランドとの互換性をテスト済みなので、適合するかどうかを確認するためにすべてのポートや取り付け穴を測定する必要はありません。また、標準であるため、リードタイムはカスタムよりもはるかに短く、通常は 2 か月ではなく 2 週間以下です。

しかし、ほとんどのサプライヤーが教えてくれない大型カセットホルダーについてのことは次のとおりです。それは単にカセットを保持することだけではありません。それは、そのプロセス全体をサポートすることです。ホルダーが不均一な流れを引き起こすと、一貫性のない透過流束が発生し、精製収率が低下するか、バッチが機能しない理由のトラブルシューティングに多くの時間を費やす必要があります。漏れると、高価な製品が無駄になり（一部の治療用タンパク質のバッチあたり 10,000 ドル以上かかります）、洗浄のためにラインを停止しなければなりません。だからこそ、当社が製造するすべての大型ホルダーは 12 項目の品質検査を受けています。倉庫から出荷される前にすべてのユニットに圧力テストを実施して漏れがないことを確認し、髪を抜かずに規制チームに提出できるようにすべての仕様を文書化しています。

これを具体的にするために実際の例について話しましょう。昨年、受託製造組織 (CMO) のチームは、モノクローナル抗体 (mAb) プロセスを 100 L バッチから 500 L バッチにスケールアップしました。彼らは 1 m² カセットにベンチトップ ホルダーを使用していましたが、スケールアップすると流量が高くなるとカセットが移動し、実行ごとに回収率が 15% 低下しました。彼らは他のサプライヤーからの 3 つの異なる「大容量」ホルダーを試しましたが、いずれもデッド ゾーンまたは漏れの問題を抱えていました。彼らは当社のプロセススケールのステンレススチールホルダーに切り替えたところ、最初の 1 週間以内に回収率が元のラボスケールの収率 92% にまで戻りました。それが、優れた大型カセット ホルダーがもたらす違いです。それは単なるハードウェアではありません。それはプロセスのパフォーマンスの一部です。

この質問がよくある理由がわかりました。スケールの真っ最中では、どのフィルターを使用するか、流量を最適化する方法、品質を落とさずにコストを削減する方法など、積み重ねられる何百もの小さな決定に対処する必要があります。カセットホルダーは、速度を低下させるボトルネックになるまで見落とされやすいものの 1 つです。カセット ホルダーが必要なカセットのサイズに対応できないために、生産工程を停止しなければならないチームにはなりたくないでしょう。

最初の質問に戻りますが、確かに、大型カセット専用に作られたカセット ホルダーは存在します。重要なのは、耐久性のある素材で作られ、特定のカセット タイプに合わせて調整され、実際のプロセス条件に合わせてテストされた、スケールアップされたラボ用ギアだけでなく、プロセス規模の使用向けに構築されたホルダーを探すことです。良いニュースは、自分で組み立てたり、機能しないホルダーに甘んじたりする必要がないことです。当社のホルダー製品ラインは、0.5 m² 以上のカセット用のホルダーが必要な場合でも、TFF カセットやその他の大型膜ユニット用のホルダーが必要な場合でも、このギャップに合わせて設計されています。

漏れ、一貫性のない流れ、または短い寿命を引き起こすホルダーの取り扱いにうんざりしている場合は、当社の製品群をチェックすることをお勧めします。私たちはバイオ医薬品、産業廃水処理、食品および飲料の加工などのチームと連携しているため、さまざまなユースケースに何が有効かを知っています。当社のチームは、お客様が特定のカセット サイズ、プロセス、規制上のニーズに適したホルダーを選択するお手伝いをいたします。販売専門用語や強引なアップセルは一切使用せず、他の何百ものチームで効果があるのを確認したことに基づいた正直なアドバイスのみを提供します。

カセット ホルダーのトラブルシューティングをやめて、プロセスの目標に集中する準備ができている場合は、当社のチームに連絡して、必要なものについて話し合ってください。私たちは、スケーリング作業をよりスムーズにするためにここにいますが、新たな頭痛の種を追加するのではありません。

参考文献:

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3. Shukla、AA、Thömmes、J. (2010)。モノクローナル抗体および関連タンパク質の大規模生産における最近の進歩。ネイチャー バイオテクノロジー、28(3)、231–237。
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5. バイオプロセス用のステンレス鋼ホルダー: 材料の選択と性能基準。 （2021年）。バイオファーム・インターナショナル。