Introduzione
La velocità con cui si raggiunge l’omogeneità all’interno di una soluzione è un attributo decisivo delle prestazioni dei sistemi di miscelazione monouso. Tali sistemi sono utilizzati comunemente nei processi di preparazione dei terreni di coltura e dei tamponi farmaceutici e biofarmaceutici, spesso con l’idratazione di una polvere disciolta in acqua. La miscelazione con ricircolo effettuata con l’uso di una pompa peristaltica può rivelarsi un’alternativa semplice ed economica ai sistemi di miscelazione più complessi, come quelli con una girante a trascinamento magnetico.
Questo documento tecnico evidenzia i risultati del test di conducibilità per caratterizzare le prestazioni di miscelazione con ricircolo dei sistemi monouso impiegati nei contenitori esterni rigidi (ROC) QuaDrum® di Meissner. Tutti i tre ROC QuaDrum® standard, con volumi nominali di 50 L, 100 L e 200 L, sono stati valutati con i sistemi monouso corrispondenti. Il test prevedeva portate e direzioni di miscelazione variabili e il NaCl come soluto.
Materiali e metodi
Conduttimetri elettronici (InPro 7108-TC-VP e InPro 7100 Mettler Toledo) sono stati montati e sigillati in punti che permettessero il rilevamento dei dati nella parte superiore, centrale e inferiore dei biocontenitori da 50 L, 100 L e 200 L impiegati nei ROC QuaDrum® (come
da schema della figura 1). Per questo test sono stati utilizzati i ROC QuaDrum® con lo scarico sul fondo opzionale (articoli n. FASD-050B, FASD-100B e FASD-200B) installato sui carrelli accessori corrispondenti per facilitare il transito del fluido dal fondo. A ogni sistema monouso è stato aggiunto un volume di acqua equivalente alla capacità nominale di ciascuno (ossia 50 L, 100 L o 200 L). La portata del ricircolo è stata stabilita utilizzando una pompa peristaltica Masterflex® I/P impostata alla portata desiderata e verificata tramite una misurazione offline. La direzione di miscelazione è stata controllata in base alla direzione del flusso di ricircolo configurata ed è avvenuta o dall’alto verso il basso (ossia il fluido è stato fatto uscire dalla parte superiore del sistema chiuso e restituito attraverso l’apertura nella parte inferiore) oppure dal basso verso l’alto (ossia il fluido è stato fatto uscire dalla parte inferiore del sistema chiuso e restituito attraverso l’apertura nella parte superiore). Nel sistema è stato introdotto NaCl (cloruro di sodio VWR GR ACS) attraverso un attacco con raccordo Tri Clamp di 76,2 mm di diametro situato nella parte superiore, in quantità adeguata a ottenere una concentrazione pari a 15 g/L nel volume di fluido in questione. Il sistema ha quindi mescolato fino a quando tutte e tre le misurazioni della conducibilità si sono stabilizzate. Sono stati condotti cinque test, che hanno analizzato i tre volumi di fluido con portate e direzioni di miscelazione variabili. Le condizioni specifiche dei test sono illustrate nella tabella 1.
Risultati e discussione
I risultati del test di conducibilità sono illustrati nella tabella 1 e nella figura 2. Il sensore nella parte inferiore ha visualizzato una tipica risposta di overshoot prima di raggiungere un equilibrio in ciascuna condizione di test. Questo fenomeno si può spiegare come conseguenza dell’accumulo iniziale di NaCl vicino alla parte inferiore del biocontenitore immediatamente dopo l’aggiunta del soluto. Anche il sensore della parte centrale ha fatto registrare una risposta analoga a quella del conduttimetro inferiore, ma con un valore di overshoot minore. Il sensore superiore invece ha fornito risposte diverse a seconda del test in corso. Nel corso dei test 1 e 4, il sensore in alto ha raggiunto gradualmente un valore di conducibilità di equilibrio, mentre durante i test 2 e 5 ha mostrato un ritardo nella risposta e qualche impennata nella conducibilità. Nel test 1 (figura 2A), i tre sensori hanno raggiunto una conducibilità di equilibrio a circa 75 secondi e hanno seguito le tendenze generali descritte sopra. Nel test 2 (figura 2B), il sensore in alto ha mostrato una risposta insolita, con dei picchi intorno ai secondi 35, 47 e 63.
È probabile che ciò sia dovuto alla portata relativamente bassa rispetto al volume di liquido maggiore; l’equilibrio è stato raggiunto a 105 secondi. I test 3 e 4 (figure 2C e 2D) hanno preso in esame l’effetto della direzione del flusso di ricircolo su un sistema monouso da 100 L installato in un ROC QuaDrum®. Per questi test è stato utilizzato un elemento tubolare a Y invece di una porzione di tubo con un’unica cavità allo scopo di aumentare la portata a 17 litri al minuto. La differenza nelle prestazioni è stata significativa: l’equilibrio è stato raggiunto in 45 secondi nel ricircolo dall’alto verso il basso e in 85 secondi nel ricircolo dal basso verso l’alto. Nel test 5 (figura 2E), tutti i tre sensori hanno raggiunto l’equilibrio a 105 secondi circa. I risultati del test 5 sono simili a quelli del test 2: un overshoot per i sensori inferiore e centrale e un ritardo per il sensore superiore. Questa risposta è giustificata dall’elevata concentrazione nella parte inferiore, mentre quella superiore era maggiormente miscelata. A una portata pari a 17 L/min, la miscelazione nel sistema da 200 L impiega qualche minuto prima di raggiungere un livello di concentrazione uniforme.
Conclusioni
I risultati del test di conducibilità tramite l’uso dei sistemi di miscelazione monouso nei ROC QuaDrum® indicano che è possibile ottenere una soluzione miscelata in maniera uniforme in un periodo di tempo relativamente breve utilizzando questa tecnica. Il test evidenzia l’importanza di una portata adeguata al volume complessivo del sistema. Dimostra inoltre che, nel caso di soluti in polvere con un peso specifico maggiore di uno, è preferibile una direzione di miscelazione dall’alto verso il basso: il fluido quindi circola dalla parte superiore del sistema e viene restituito a quella inferiore. Pertanto, in condizioni operative adeguate, la miscelazione con ricircolo con i ROC QuaDrum® in sistemi di biocontenitori monouso può essere un metodo efficace per ottenere soluzioni omogenee e mantenerle.
Per maggiori informazioni o per ricevere i dati del test, contatta Meissner Filtration Products.
