Introduction
La vitesse à laquelle les solutions sont homogénéisées est un critère de performance déterminant pour les systèmes de mélange à usage unique. Ces systèmes, fréquemment utilisés dans le cadre de processus de préparation de milieux et de tampons pour les secteurs biopharmaceutique et pharmaceutique, impliquent souvent l’hydratation d’une poudre. Les systèmes de mélange par recirculation faisant appel à une pompe péristaltique peuvent constituer une alternative simple et rentable aux systèmes de mélange plus élaborés tels que ceux qui intègrent une turbine à entraînement magnétique.
Ce rapport technique présente les résultats des tests de conductivité afin de caractériser les performances de mélange par recirculation des systèmes à usage unique employés dans les conteneurs externes rigides (ROC) QuaDrum®proposés par Meissner. Les trois types de conteneurs externes rigides QuaDrum®, de volumes nominaux de 50 l, 100 l et 200 l, ont été évalués avec les systèmes à usage unique correspondants. Ces essais portent notamment sur la variation du débit et du sens de mélange en utilisant du NaCl comme soluté de mélange.
Matériel et méthodes
Des conductimètres électroniques (Mettler Toledo InPro 7108 -TC-VP et InPro 7100) ont été montés et scellés dans des endroits permettant la saisie de données par le haut, le milieu et le bas de bioconteneurs de 50 l, 100 l et 200 l déployés dans des conteneurs externes rigides QuaDrum®(comme
illustré sur le schéma de la Figure 1). Les conteneurs externes rigides QuaDrum®utilisés dans le cadre de cet essai comprennent les versions optionnelles à vidange par le bas (réf. FASD-050B, FASD-100B et FASD-200B), installées sur les chariots correspondants pour faciliter l’utilisation de tubulures montées par le bas. Un volume d’eau équivalent à la capacité nominale de chacun des conteneurs (c’est-à-dire 50 l, 100 l ou 200 l) a été ajouté à chaque assemblage à usage unique. Le débit de recirculation a été établi à l’aide d’une pompe péristaltique Masterflex® I/P ajustée au débit souhaité et vérifié par une mesure hors ligne et indépendante. La direction du mélange était contrôlée en fonction de la direction du flux de recirculation à travers les assemblages et se faisait soit de haut en bas (c’est-à-dire que le fluide était évacué par le haut du système fermé et réintroduit par l’orifice du bas), soit de bas en haut (c’est-à-dire que le fluide était évacué par le bas du système fermé et réintroduit par l’orifice du haut). Le NaCl (chlorure de sodium VWR GR ACS) a été introduit dans le système par un orifice de 3 pouces situé en haut de l’assemblage, de façon à atteindre une concentration de 15 g/l dans le volume de fluide donné. Le système a été mélangé jusqu’à ce que les trois valeurs de conductivité soient stables. Cinq essais ont été réalisés. Ceux-ci comprenaient l’analyse des trois volumes de fluide avec des débits et des directions de mélange variables. Les conditions d’essai spécifiques sont présentées dans le Tableau 1.
Résultats et discussion
Les résultats des essais de conductivité sont présentés dans le tableau 1 et la figure 2. La réponse du capteur situé dans la partie inférieure a indiqué un dépassement typique avant de se stabiliser à l’équilibre pour chacune des conditions d’essai. Cela peut s’expliquer par l’accumulation initiale de NaCl à proximité du fond du bioconteneur immédiatement après avoir été ajouté. Le capteur médian a également suivi une réponse similaire, mais avec un dépassement plus faible. Le capteur supérieur a affiché des résultats différents en fonction de l’essai spécifique réalisé. Au cours des essais 1 et 4, la valeur rapportée par le capteur supérieur s’est progressivement rapprochée de la valeur de conductivité à l’équilibre, tandis qu’au cours des essais 2 et 5, cette dernière indiquait une réponse retardée avec quelques pics de conductivité. Au cours de l’essai 1 (figure 2A), les trois capteurs ont atteint la conductivité à l’équilibre au bout d’environ 75 secondes et ont suivi les profils généraux décrits ci-dessus. Au cours de l’essai 2 (figure 2B), le capteur supérieur a présenté une réponse inhabituelle, avec des pics à 35, 47 et 63 secondes environ.
Ceci est probablement dû à un débit relativement faible pour le plus grand volume de liquide dont le temps pour atteindre l’équilibre est de 105 secondes. Les essais 3 et 4 (figures 2C et 2D) portent sur l’effet de la direction du flux de recirculation sur un assemblage à usage unique de 100 L déployé dans un conteneur externe rigide QuaDrum®. Ces essais ont été réalisés en utilisant un élément en Y, par opposition à un segment de tube de pompe à lumen unique, afin d’obtenir un débit accru de 17 l/min. La différence de performance est significative ; en effet, 45 secondes ont été nécessaires pour atteindre l’équilibre dans le cas d’une recirculation du haut vers le bas, alors que 85 secondes ont été nécessaires pour une recirculation du bas vers le haut. Dans l’essai 5 (figure 2E), les trois capteurs ont atteint l’équilibre à environ 105 secondes. La réponse de l’essai 5 semble similaire à celle de l’essai 2, avec un dépassement dans la partie inférieure et médiane et une réponse retardée au niveau du capteur supérieur. Cela s’explique par le fait que la concentration de NaCl est devenue très importante au niveau du capteur inférieur, alors que les concentrations au niveau du capteur supérieur ont été variables. Pour un débit de 17 l/min, l’assemblage de mélange de 200 l prend quelques minutes pour atteindre une concentration homogène.
Conclusion
Les résultats des tests de conductivité réalisés à l’aide des assemblages de mélange à usage unique basés sur les conteneurs externes rigides QuaDrum® indiquent que cette technique permet d’obtenir une solution homogène dans un laps de temps relativement court. Les résultats montrent l’importance d’utiliser un débit approprié en fonction du volume global du système. En outre, ces essais démontrent que pour des solutés en poudre ayant une densité supérieure à un, il est préférable d’utiliser une direction de mélange qui fait circuler le fluide depuis le haut du système et le réinsère à la base. Par conséquent, dans des conditions de fonctionnement appropriées, le mélange par recirculation à l’aide de conteneurs externes rigides QuaDrum® avec des assemblages de bioconteneurs à usage unique peut constituer un moyen efficace pour produire et préserver des solutions homogènes.
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