Modelado multivariante para monitoreo y control de biorreactores
Durante la última década, la importancia del monitoreo, modelado y control de biorreactores ganó rápidamente prominencia en la comunidad científica y la industria, en parte debido al énfasis puesto en este aspecto del procesamiento por parte de las tecnologías de calidad por diseño (QbD) y análisis de procesos. (PAT) documentos de directrices.
Otro impulsor importante que eleva la importancia de esta disciplina es el impacto del monitoreo y efectivo control de biorreactores sobre el desempeño comercial de la industria manufacturera.
Además, el modelado puede acelerar significativamente el desarrollo de bioprocesos, mejorando la competitividad en el mercado de nuevos productos y ramas emergentes de la industria de bioprocesos, incluidas las terapias celulares, las tecnologías de células madre y la producción de órganos artificiales descrita anteriormente en este blog.
Actualmente existe una plétora de artículos científicos, revisiones y libros que tratan sobre aspectos del control de biorreactores, modelado y monitoreo de bioprocesos. Una búsqueda rápida en Web of Science de estas palabras clave indica 3214 entradas en todos los años.
Sin embargo, este campo científico sigue creciendo y evolucionando para abarcar los últimos avances en métodos analíticos, así como en biorreactores de un solo uso, microbiorreactores y de reducción de escala, y tecnología de alto rendimiento, que se utilizan cada vez más en las industrias de bioprocesos.
Estos aspectos introducen oportunidades y desafíos adicionales para el monitoreo, modelado y control de procesos típicamente altamente complejos dentro de esta esfera estrictamente regulada.
Por ejemplo, los informes de las reuniones del panel de expertos de la sección de modelado, seguimiento, medición y control (M3C) de la Sociedad Europea de Ciencias de Ingeniería Bioquímica (ESBES) sobre modelado híbrido, procesamiento de cultivos celulares, microbiorreactores y sensores blandos en bioprocesos. industrias resumen el estado del arte en las respectivas áreas científicas y proponen recomendaciones para el desarrollo futuro en cada área con relevancia para el monitoreo y control en bioindustrias.
Un tema recurrente en estos informes es la necesidad de técnicas analíticas más precisas, que proporcionen mediciones confiables, oportunas y representativas de los parámetros críticos del proceso (CPP) incluso a concentraciones muy bajas de analitos y un mayor desarrollo y aplicación industrial exitosa de representaciones matemáticas de los bioprocesos.
Por lo tanto, brindaremos una descripción general de los métodos de medición que se aplican actualmente en la medición y el monitoreo de bioprocesos y luego revisa los métodos de análisis de datos multivariados utilizados para la exploración y el modelado de datos de bioprocesos con el fin de monitorear y controlar. El modelado de bioprocesos basado en la comprensión de los primeros principios de los procesos biológicos subyacentes está fuera del alcance de esta publicación, pero se remite a los lectores a varias revisiones y artículos específicos que tratan este tema para sus respectivos procesos.