NVI疫苗生产的标准自动化Simatic PCS 7 - 文章

NVI疫苗生产的标准自动化Simatic PCS 7

作者：西门子（中国）有限公司

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目前，所有的生物科技公司都在奉行着一种常规惯例，即：在实际情况中，每个新的生物反应釜都需安装专门的仪表和自动化装置。这种惯例导致了孤立解决方案的开发，使得它们很难集成到一个整体概念中，尽管事实上过程和设备在主要应用上非常相似。

Nederlands Vaccin Instituut公司(NVI)一直在寻找另外的办法来替代这种既花时间又耗成本的程序，该公司与西门子公司合作创建了一套详细而全面的用户要求规范，将在NVI形成所有未来生物反应釜项目的基础。

NVI和西门子公司一起，发展了生物反应釜仪表、分析和自动化的标准NVI公司的总部位于荷兰的Bilthoven，它是一家国有研究所，负责保证政府接种疫苗计划所需疫苗的有效性。另外，NVI公司自身还进行大型的研究开发。所以，Bilthoven的多个不同的生物反应釜中运行着多种过程 — 从小型桌面式生物反应釜到几百升容量的全自动生物反应釜。

然而，这些生物反应釜使用的自动化系统已经过时了。另外，NVI还希望可以把所有的设备和过程设置在一个统一的自动化和仪表平台中，从而提高过程的效率,缩短实施时间并简化验证过程。同时，NVI正在寻找一种办法，把研究和生产连接至一个更紧密集成的网络，实现共用的实验到生产平台。所有这些措施的长期目标是降低全面生产成本，因为疫苗必须大量并以尽可能低的成本生产。

为了实施标准化计划，实现从一无所有到生物科技和自动化的紧密集成，NVI决定与西门子公司密切合作。在其他项目中，西门子公司已证明其生物科技自动化项目的经验 — 例如Simatic PCS 7过程控制系统，该系统在NVI公司的介质预处理中已经成功地使用了一段时间。西门子公司在著名的参数发布(Parametric Release)项目中的表现也给了NVI公司深刻的印象。NVI公司的董事长Thijs Veerman先生肯定地说:“当类似于西门子公司这样的自动化供应商参与长期项目，比如参数发布(Parametric Release)时，我们确信它们一定会认真地致力于生物科技的。”

疫苗的实验室检测完全在密封
状况下进行

过程和设备的分离

NVI公司和西门子公司的跨学科联合项目组首先分析了NVI公司现有的各种生物反应釜,包括介质预处理中使用的反应器。同时, 他们还编写了一列标准过程和作业。他们用相应的参数将这些生物反应釜分成标准模块，并定义和确定相应模块的仪器配备和控制策略。

然而，为了将过程划分成标准模块，就必须在配方(以及过程技术控制)和其使用的设备之间进行严格的区分。这样，在设置标准的生物反应釜时就无需参考某个特定的应用程序；生物反应釜使用的配方包含应用程序特定的说明。这种区分符合S88建议,并将在NVI作为标准化项目的一部分加以实施。

典型作业

生物新科技中的批处理由一系列典型的过程步骤组成。首先，除非生物反应釜和相连接的系统由适当的消毒过滤器隔开，否则必须对生物反应釜进行消毒。接着添加营养介质，反应器接种细胞培养基。然后才是培养阶段。有些过程中，需要更换介质，并用另一种细菌培养再接种。在过程结束时，我们就能获得培养基或预期产品。

在过程中，必须监视和控制不同的参数 — 例如，温度、pH值或溶解氧。

自动化监控系统

标准、普通、可再度使用

在一个详尽的用户要求规范(URS)中，联合分析的结果将得到评估和记录。该URS将作为NVI的所有未来生物反应釜项目仪表和自动化规范的基础，并将用于现有系统的转换。模块化和标准化阶段的文件也能为以后的设备验证提供基础。从URS到试验结果，除算法和特定的实例参数外，每个模块有相应的验证文件。这种以目标为导向的方法意味着在再次使用这些模块时, 仅需要验证安装资格(IQ) — 节省了大量时间和成本。

URS综合了大量设备模块和相应控制策略。在研究和生产中，不同生物反应釜类型及不同的过程和应用均已经考虑在内。

西门子公司以顾客为导向的项目方针给了Thijs Veerman先生尤为深刻的印象。他说,“我们想要的不是一套非常复杂和过于强大的解决方案，而是使我们可以有效降低生产成本的系统。西门子公司的团队不是简单地向我们推销产品 — 他们帮助我们找到了满足我们要求的最简单的途径。这表明，西门子公司了解我们的情况。”

未来项目的良好基础

西门子公司从该项目中获得的额外过程和生物科技专业经验还有助于以后的项目。目前与其他公司的谈判正在进行之中，谈判的中心是：在设备模块的基础上，如何对这些公司的生物反应釜进行模块化和标准化。

实验工厂是将实验室技术转化为
市场成熟产品的过程

疫苗生产的全集成质量保证

◆ 参数发布

在每个生产周期的末期都必须进行质量测试 — 无论生产的产品是汽车还是药品。在制药业和生物科技行业，这些测试尤为重要。目前，要取得生物反应釜中过程的实时信息，是极其困难的。我们无法探知过程是否按规范进行，反应器是否经过可靠消毒，介质是否未受污染，或者最终产品是否达到要求的质量级。只有经过长时间的测试才能取得这些信息。我们必须从成品中取出样品,并在实验室中检验 — 甚至可能要进行动物试验 — 这要花费很大的成本。

通常要花几天到几个星期来完成这些检验。因为在测试完成时，只能确定过去已经发生的事情，所以这些测试不仅成本很高而且容易出错。迄今为止，生物科技公司一直保持着高度警惕，以确保只有完全合格的产品才能出厂(Bio生产量不足)。如果对于一批产品是否合格有一丝怀疑，这批产品就报废。然而，面对健康领域内当前的市场变化，许多生物科技公司都在反躬自省：自己是否可以承担30%的平均废品率？今后如何才能在保证产品高质量的同时有效控制成本？

◆ 新环境要求新解决方案

新环境要求新解决方案，这一目标是美国食品和药物管理局(The U.S. Food and Drug Administration)提出的,该食品和药物管理局主动倡导科学和敢冒风险的药品生产方法。在一份未来指导方针的最初草案中，FDA提出了质量保证系统,该系统已成为过程计划的组成部分，并与整个生产环境完全集成。其基本概念是控制整个制造过程，使得所有的产品都具备无可挑剔的质量。

西门子公司采纳了此提议，并实施到生物过程的PAT解决方案中。这样，过程便得到了控制，而通过可靠和可重复生产的方式,最终的产品也达到了质量要求。这时，参数发布的基石 — 与质量测试后产品发布不同 — 将是完美的过程规范。

◆ 荷兰的跨学科合作

基于过程信息 — 参数发布 — 的即时批发布,在制药工业是一个重要的课题。Nederlands Vaccin Instituut(NVI)就是目前研究这一课题的公司之一。在四年计划中，该研究所与西门子公司还有发酵槽制造商Applikon一起合作研究解决方案，此解决方案将在很大程度上替代昂贵的实验室测试的解决方案。在过去的4年里，荷兰政府一直资助着该参数发布(PaRel)计划。PaRel计划的目标之一是进一步开发近红外线分光镜，将其用作联机的生物过程监控仪器。并通过这一手段确保过程始终遵循规范。

参数发布的一个前提是详细函数过程模型和PAT测量的有效性。两者都提供影响过程的相关参数，并可以得出关于质量相关过程信息的结论。在NVI，PaRel可利用用户需求规范(URS)达到这一目的。

最终步骤是评估过程的当前状态(利用数学相关性，从过程模型和PAT过程信息)，以及能够预测过程的进一步发展。这样就可以测量质量相关偏差，并且无需实验室测试即可采取适当的行动。

自动化解决方案中不同的过程步
骤和反应器类型设计为模块

◆ 期望的结果

分析和数学模型方面的研究和开发工作仍在继续，但是最初的结果已经让人们看到了希望。下一步，NVI计划在年内实现在线获取过程质量参数，并通过PAT指纹技术来进行评估。

本刊封面图片为Simatic PCS 7

sabir:通过试验工场开发标准化优势

NVI公司在今年内将在新工厂中实施该公司与西门子公司一起开发的用户要求规范(URS)。

S4级 — 最高安全级别 — 试验工厂是将实验室技术转化为市场成熟产品的过程,并在此基础上生产治疗百日咳的新疫苗。工厂的所有部件均按照URS标准为NVI公司建造并加以实现自动化 — 标准化的优势已经得到了回报。试验工场采用的Simatic PCS 7的功能和设计规范在几个星期内得到编译，这样可以在4月份开始建造 — 几乎与控制系统同步实施。因为西门子公司在最初的合作中已经证明其为知识广泛且经验丰富的合作伙伴，所以NVI公司选择西门子公司提供控制技术，并首次将Simatic PCS 7作为标准引入。试验工场计划将于今年秋天投产。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (2/19/2005)


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