لا تحتمل معظم المستحضرات البيولوجية وكثير من الأدوية المعقمة الحرارة، فيكون الترشيح هو الخطوة التي تجعلها معقمة. ويبدو الترشيح المعقم في تصنيع الأدوية بسيطاً في ظاهره: دفع السائل عبر غشاء دقيق بما يكفي لحجز الكائنات الدقيقة. لكنه في الواقع يعتمد على سلسلة ترشيح صحيحة، ومرشح مُتحقَّق من صلاحيته، واستراتيجية للميكوبلازما حيث تُستخدم الخلايا، واختبار سلامة يثبت أن المرشح كان سليماً في اللحظة المهمة. يتناول هذا المقال كل عنصر من هذه العناصر.
سلسلة الترشيح المعقم في تصنيع الأدوية
نادراً ما يُستخدم المرشح المعقم وحده. فلو وُضع مباشرة على مجرى عملية خام لانسد بسرعة، فترتفع الكلفة وتتعرض الدفعة للخطر. لذا تُرتَّب المرشحات في تسلسل تحمي فيه كل مرحلة المرحلة التي تليها.
- التصفية الأولية تزيل الخلايا وبقاياها بعد الحصاد، عادةً بمرشحات عمقية.
- الترشيح المسبق يزيل الجسيمات الأدق والغرويات التي قد تسد الغشاء النهائي.
- خفض الحمل الميكروبي يقلل الحمل الميكروبي قبل خطوات الانتظار أو قبل المرشح النهائي.
- الترشيح المعقم ينتج السائل المعقم، ويكون عادةً أقرب ما يمكن إلى نقطة التعبئة.
- إزالة الميكوبلازما تُضاف حيث يمكن أن تحمل أوساط زراعة الخلايا أو سوائل أخرى الميكوبلازما.
وتعمل مرشحات الغازات والتهوية إلى جانب سلسلة السوائل، فتحمي المفاعلات الحيوية والخزانات والخطوط من التلوث المحمول جواً أثناء تنفسها.
ما الذي يجعل المرشح بدرجة تعقيم
تُباع المرشحات بتصنيف لحجم المسام، يكون عادةً 0.2 أو 0.22 ميكرومتر في الترشيح المعقم. والتصنيف تسمية مريحة لا دليل. فالمرشح بدرجة التعقيم يُعرَّف بأدائه: يجب أن يحتجز تحدياً بكتيرياً قياسياً وأن ينتج راشحاً معقماً.
والكائن القياسي المستخدم في التحدي هو Brevundimonas diminuta، وهي بكتيريا صغيرة اختيرت لأنها تمثل أسوأ الحالات من حيث الاحتجاز. ويؤهّل المصنّعون مرشحاتهم بهذا الاختبار، ويتأكد المستخدمون من انطباق هذا التأهيل على عمليتهم عبر التحقق من الصلاحية الخاص بالعملية، الذي يختبر المرشح مع المنتج الفعلي وتحت الضغط والتدفق ودرجة الحرارة وزمن التلامس الفعلية. ويشمل التحقق أيضاً التوافق، والمواد القابلة للاستخلاص والمتسربة، وتأثير المنتج في قيم اختبار سلامة المرشح.
الميكوبلازما: الكائن الذي يتسلل
الميكوبلازما من أصغر الكائنات الحية الحرة. فهي تفتقر إلى جدار خلوي ويمكنها تغيير شكلها، ما يتيح لها عبور الأغشية المصنفة للبكتيريا. وهي تمثل خطراً كبيراً في زراعة الخلايا: فقد يمر التلوث دون أن يُلاحَظ، ويغيّر سلوك الخلايا، ويضر بالمنتج.
وحيث تكون الميكوبلازما خطراً واقعياً، ولا سيما في أوساط زراعة الخلايا ومكملاتها، يضيف المصنّعون ترشيحاً حاجزاً للميكوبلازما. وتُصنَّف هذه المرشحات عادةً عند 0.1 ميكرومتر، ويُتحقق من صلاحيتها بتحدٍّ بالميكوبلازما. ولأن الأغشية الأدق ترشّح ببطء أكبر، يجب تحديد مساحة المرشح والترشيح المسبق بعناية للحفاظ على إنتاجية مقبولة.
اختبار السلامة: إثبات أن المرشح كان سليماً
لا يحمي المرشح المُتحقَّق منه المنتجَ إلا إذا كان سليماً أثناء الاستخدام. واختبارات السلامة فحوص غير إتلافية تؤكد ذلك، وتُربط أثناء التحقق من الصلاحية باختبار احتجاز البكتيريا.
- نقطة الفقاعة: يُرفع ضغط الغاز على غشاء مبلل حتى يُدفع السائل خارج أكبر المسام. والقيمة الأقل من المواصفة تدل على عيب.
- الانتشار (التدفق الأمامي): يقيس تدفق الغاز عبر الغشاء المبلل عند ضغط أقل من نقطة الفقاعة، وكثيراً ما يُفضَّل للمرشحات ذات المساحات الكبيرة.
- ثبات الضغط: يقيس انخفاض الضغط في الجهة الأمامية من المرشح مع الوقت.
وتُختبر المرشحات المعقمة بعد الاستخدام للتأكد من بقائها سليمة طوال الترشيح. كما يتوقع الملحق الأول من إرشادات ممارسات التصنيع الجيدة الأوروبية اختباراً قبل الاستخدام وبعد تعقيم التجميعة، يُعرف باسم PUPSIT، لاكتشاف أي تلف ناتج عن التعقيم أو التركيب. ويجعل تصميم التجميعات بوصلات معقمة لسائل الاختبار وبمنفذ تهوية أو كيس في الجهة الخلفية هذا الاختبار عملياً دون المساس بالعقم.
تحديد مساحة المرشحات وتوسيع النطاق
مساحة المرشح موازنة بين أمرين. فإن قلّت انسد المرشح قبل انتهاء الدفعة، ما يفرض تغييره في منتصف العملية؛ وإن زادت ارتفعت الكلفة والحجم المحتجز وفاقد المنتج. والنهج المعتاد هو تحديد المساحة من تجارب صغيرة النطاق بسائل العملية الحقيقي.
وهناك طريقتان شائعتان على النطاق الصغير. تسجّل دراسة التدفق الثابت ارتفاع الضغط مع مرور السائل عبر قرص صغير من الغشاء، وهي تعكس طريقة تشغيل معظم مرشحات الإنتاج. أما دراسة الضغط الثابت، المعروفة غالباً باختبار Vmax، فتقيس تناقص معدل التدفق وتتنبأ بأقصى حجم يمكن لمساحة معينة معالجته. وفي الحالتين يُطبَّق عامل أمان لتغطية التباين بين الدفعات وبين دفعات المرشحات.
وينجح توسيع النطاق أكثر عندما تُستخدم عائلة الغشاء وشكل الجهاز نفسها من التطوير حتى الإنتاج، فتنتقل نتائج النطاق الصغير بصورة يمكن التنبؤ بها. وينبغي تحديد مساحة المرشح المسبق والمرشح النهائي معاً؛ فالمرشح المسبق الأفضل كثيراً ما يوفر من مساحة المرشح النهائي أكثر مما يكلف.
وظروف العملية مهمة بقدر المساحة. فدرجة الحرارة تغيّر اللزوجة، واللزوجة تغيّر معدل التدفق. ويؤثر تركيز البروتين والأس الهيدروجيني والتوصيلية في الانسداد والارتباط. وقد تغيّر أزمنة الانتظار قبل الترشيح مستويات التكتلات، وهذا بدوره يؤثر في سرعة انسداد الغشاء. سجّلوا هذه الظروف في دراسة تحديد المساحة ليُختار مرشح الإنتاج للعملية كما تجري فعلاً.
مشكلات شائعة وكيفية تجنبها
| المشكلة | السبب المعتاد | الحل |
|---|---|---|
| الانسداد المبكر | ترشيح مسبق غير كافٍ، أو حمل جسيمات مرتفع | إضافة مرشحات مسبقة أو إعادة تحديد مساحتها؛ ومراجعة سلسلة الترشيح |
| فشل اختبار السلامة بعد الاستخدام | مشكلات في الترطيب، أو بقايا المنتج، أو تلف فعلي | الشطف الجيد، واستخدام سائل الترطيب المُتحقَّق منه، والتحقيق قبل إعادة الاختبار |
| ارتباط المنتج | امتزاز البروتين أو المادة الحافظة على الغشاء | اختيار غشاء منخفض الارتباط، والشطف، والتحقق من الاسترجاع |
| مخاوف المواد القابلة للاستخلاص | مواد جديدة أو أزمنة تلامس طويلة | الاستعانة ببيانات المورد وتقييم خاص بالعملية |
| إغفال خطر الميكوبلازما | ترشيح الأوساط عند 0.2 ميكرومتر فقط | إضافة ترشيح حاجز للميكوبلازما حيث تُستخدم زراعة الخلايا |
الترشيح والأنظمة أحادية الاستخدام
يُقدَّم الترشيح بصورة متزايدة ضمن تجميعات أحادية الاستخدام معقمة مسبقاً، تجمع المرشحات والأنابيب والوصلات والأكياس في وحدة واحدة مُتحقَّق منها. وهي تقلل أعمال التنظيف والتبديل، ويمكن تصميمها حول اختبار PUPSIT منذ البداية. ولمعرفة متى تكون الأنظمة أحادية الاستخدام مجدية، اطّلعوا على مقالنا عن المعالجة الحيوية أحادية الاستخدام.
كيف تدعم عرب لاب الترشيح المعقم
توفر Parker مرشحات السوائل والغازات الدوائية الحيوية وأغلفتها للتسلسل الكامل، من التصفية الأولية وخفض الحمل الميكروبي إلى الترشيح المعقم وإزالة الميكوبلازما، وتدمج تقنية SciLog في أنظمة معالجة حيوية آلية أحادية الاستخدام. وتوفر عرب لاب هذه الحلول في الإمارات والسعودية ومصر. تعرّفوا على الترشيح في العمليات والأنظمة أحادية الاستخدام، أو أرسلوا خطوة العملية والسائل ومعدل التدفق عبر صفحة التواصل لمناقشة سلسلة الترشيح المناسبة.
