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제 목  공정 분석 장비로 PAT 목표 달성
글쓴이  김선영 일자  2011. 09. 13.(16:08)
E-Mail  *****@naver.com 조회  4462
의약품 제조업체는 품질과 비용효율성에 집중해야 합니다. 전통적으로, 의약품제조업체는 샘플의 품질을 실험실에서 평가했습니다. FDA 는 제조 공정을 보다 잘 이해하고 제어하려는 목표를 두고 PAT규정에서 설명한 의약품 제조업체에게 인라인 도구의 사용을 권장했습니다. 본 백서는 제품 정화 및 하류 가공을 비롯한 생물 반응기의 pH 와 용존 산소 측정을 지원하는데 사용하는 새로운 기술에 초점을 둡니다. 이러한 측정 파라미터에 대한 획기적인 진전인 ISM (지능형 센서관리) 은 공정 분석 장비의 수명, 성능 및 신뢰성을 최적화하는데 도움을 주는 진단도구를 제공합니다. 센서 수리를 못하여 발생한 장애에 빠르게 대응하는 것보다 문제가 발생하기 전에 예측하는 것이 낫습니다. ISM 은 보다 높은 공정 안전성, 보다 높은 생산성 그리고 낮은 가동 중지 시간을 의미합니다. 의약품 산업은 여러 가지 이유로 인해 제조 공정에 새로운 기술을 도입하는 것을 주저했으며, 그 이유 중 하나는 기존 법규 및 규제사항이 새로운 시스템의 도입에 불리하다는 것이었습니다. 새로운 시스템의 도입이 빠른 제조 사이클, 신제품의 시장 진출 시간 단축 그리고 제품 향상과 같은 장점을 제공할 수 있는 상황에서, 그러한 주저함은 바람직하지 못했습니다. 2002년, 의약품 산업의 이러한 생각을 바꿀 필요하고 있다고 인식한 FDA는 “Pharmaceutical cGMPs for the 21st Century: A Risk-Based Approach” 라는 조치를 실시했습니다. 이러한 조치 이후, 의약품 제조업체가 제조 공정을 보다 잘 이해하고 제어하기 위한 목표를 가지고 FDA 는 PAT(공정 분석 기술) 도구의 채택을 권장했습니다 (http://www.fda.gov/Cder/OPS/PAT.htm). PAT 기법에는 지속적인 향상 및 지식 관리 도구와 데이터 획득 및 분석도구가 포함됩니다. 의약품 산업에서 PAT 에 대한 초기 논의는 PAT 준수를 달성하기 위한 단계로서 분석 측정 장치를 공정에 추가하는 것이었습니다. 그러나 PAT 는 공정의 일부분을 개선하는 것도 아니고 안좋은 공정을 보다 잘 제어하는 것도 아니었습니다. 통합된 방법으로 전체 제조 공정을 설계, 감시 및 제어하여 재료가 효율적이고 신뢰할 수 있게 가능한 고품질 제품으로 재탄생될 수 있게 하는 위대한 비전과 관련되어 있습니다. 이는 FDA 가 의약품 제조업체에게 값비싼 분석 장비에 투자하라는 것이 아니었습니다. “PAT 의 핵심 목표는 공정을 이해하고 제어하는 것입니다. 이를 위해 이상한 기술을 개발하는 것이 아닙니다.” (Ajaz Hussain, 전 FDA 부원장 – Pharmaceutical Technology 2004 년 10 월호). 본 백서에서 밝히겠지만, pH, DO 및 기타 요소를 측정하는 공정 분석 도구는 의약품 제조업체가 PAT 목표를 달성하는데 중요한 역할을 합니다. PAT 도구로서 ISM (지능형 센서 관리) 의약품 제조에서, 일반적으로 하류 가공 단계에 비용이 많이 소모됩니다. 따라서, 생산 사이클 횟수를 줄여 비용을 절감하기 위해 PAT 도구와 기법을 실행하기에 흥미로운 분야입니다. 이러한 목표 달성을 지원하기 위해, 분석 측정점은 정확한 실시간 정보를 제공하여 원하는 공정 파라미터에서 오차를 가능한 빨리 감지해야 합니다. 또한, 센서 장애로 인한 예정하지 않은 가동 중지 시간이 커다란 비용을 발생시키므로 센서는 유지보수가 쉽고,수명이 길며, 신뢰성이 높아야 합니다. 아날로그/디지털 변환기와 메모리는 디지털 pH 와 DO 측정에 혁명을 가져왔습니다. 유도성, 비접촉 플러그인 연결을 가진 센서가 출시되어 습도 유입과 부식과 같은 문제를 해결했습니다. 또한, 낮은 임피던스 디지털 신호는 습도에 영향을 받지 않습니다. METTLER TOLEDO 의 디지털 ISM 센서는 매우 정교한 진단 기능에 초점을 두며 시간이 많이 소모되는 교정과 유지보수 작업에 솔루션을 제공합니다. ISM 기능이 적용된 센서는 교정 데이터와 현재 공정에 대한 데이터와 함께 내장 통합 칩에 자체 데이터를 갖고 있으며 이를 연결된 트랜스미터로 전달합니다. ISM 기술은 또한 각 측정점에 대해 특별히 생성된 전문 정보를 제공할 수 있습니다. 첨단 진단 측정 기능을 이용하여, ISM 시스템은 센서와 공정에 관련된 모든 데이터를 저장하고 세부적이며 명확하게 트랜스미터의 그래픽 인터페이스에 표시합니다. 모든 중요한 상황을 예측하여 생산에 장애가 발생하기 전에 조치를 취할 수 있듯이, 이는 측정점을 지속적으로 최적화할 수 있게 합니다. 예를 들어, pH 측정의 경우, 기준 시스템 감시는 필수적입니다. ISM은 인라인 유리 전극 임피던스와 기준전극 감시를 제공합니다. 이 데이터는 센서 네트워크 다이어그램에 그래픽으로 요약되고 트랜스미터에 표시됩니다 네트워크 다이어그램에서 임피던스 값이 중앙에서 너무 많이 떨어지면, 오작동이 임박하다는 뜻이며, 장애가 발생하기 전에 센서를 교체할 수 있습니다. 센서 마모 결정 센서 마모라고 불리는 진단 파라미터는 공정에 대한 센서 노출이 센서의 상태가 얼마나 바꾸는지에 대한 정보를 제공합니다 위의 임피던스 예와 같이, 마모가 심한 센서를 작동 중 장애를 일으키기 전에 교체하여 예정하지 않은 가동 중지 시간을 줄일 수 있습니다. 각 측정점 별로 최대 허용 마모를 설정하여 공정의 신뢰 수준에 맞출 수 있습니다. 이결과, 유지보수 전략은 수 동적이고, 비싸며, 예측할 수 없는 작업 흐름에서 완전히 능동적이며 최적화된 절차로 바뀝니다. 이는 지속적인 향상의 예로서 PAT 규정의 요소입니다. 센서 마모 파라미터의 기능 중 하나는 CIP 와 SIP 사이클 주기를 감시한다는 것입니다. 이것은 일괄 공정에서 pH 와 DO 센서가 적절하게 작동하기 위해 필수적이지만, 센서 기울기에 피해를 주어 측정 불량과 초기 단계 센서 장애를 일으킬 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해, 공장 운영자는 일반적으로 센서 이력을 수작업으로 기록하고 이에 따라 유지보수 일정을 수립했습니다. ISM 센서는 센서가 가열 사이클에 노출되는 시기를 탐지하는 내장 CIP 및 SIP 카운터가 있습니다. 이 데이터는 내장 칩에 저장되어 트랜스미터로 자동 업로드됩니다. 사이클의 최대 설정 횟수가 넘으면, 경보가 발생됩니다. 이에 따라, 공정에서 장애가 발생할 수 있는 센서의 사용을 피할 수 있습니다. iSense 어셋 스위트 (Asset Suite) ISM 센서의 신호는 디지털이므로, USB 포트를 통해 PC나 노트북에 간편하게 연결할 수 있습니다. 이로서 센서는 METTLER TOLEDO 의 iSense 어셋 스위트 (Asset Suite) 소프트웨어와 연결될 수 있으며, 이는 다양한 분석, 교정 및 문서 도구를 제공합니다. 핵심 성능표(Key Performance Table) 를 이용하여 트랜스미터 없이도 ISM 센서의 상태를 한눈에 평가할 수 있습니다. iSense 소프트웨어는 더욱 유용한 기능을 제공하는데, 센서를 PC나 노트북을 통해 교정할 수 있습니다. 실험실에서 정확히 사전 교정한 센서가 현장에서 보다 좋은 성능을 발휘하므로, 이는 대형 생물반응기에 커다란 이점이며 PAT 목표에 한 발짝 다가서게 합니다. 광학 산소 센서 발효 공정 동안 공기 공급과 교반기 속도가 측정된 DO 농도 값에 따라 조정되므로 최적 의 미생물 성장 조건을 얻을 수 있습니다. 의약산업에서 수요가 늘고 있는 포유동물 세포 배양은 세균 배양보다 환경 변화에 훨씬더 민감하게 반응하며 성장도 훨씬 더 느립 니다. 배치를 최대 5 주 동안 실행하면 이 광학산소 센서 특유의 장점이 완벽하게 입증되기 때문에 시간 경과에 따른 변동을 무시할 수 있습니다. 안정적인 측정은 PAT 의 또 다른 목표인 배치간 일관성과 최적의 성장 환경 유지를 가능하게 합니다. METTLER TOLEDO 의 새 광학 산소 센서는 대량 생산용 용기뿐만 아니라 소형 압열멸균 생물반응기에도 사용할 수 있습니다. 센서의 내장 ISM 기술은 “플러그 및 측정” 기능 덕택에 빠르게 시작할 수 있으며 위에서 설명한 첨단 진단 기능을 제공합니다. ISM은 센서를 다음 배치에 재사용해도 안전한지 여부 또는 멤브레인 교체 등의 유지관리를 수행해야 할지 여부를 결정하는 데 도움이 됩니다. 또한, 광학 센서는 폴라그래픽 센서와 같이 사전 극성화 시간이 필요하지 않기 때문에 최대의 가용성을 제공합니다. 측정점 검증 ISM 검증 키트는 GMP 규칙이 요구하는 바와 같이 센서에 무관하게 측정점을 검증할 수 있습니다. 다섯 개 장치로 이루어진 세트는 다양한 오류 상태는 물론 서로 다른 온도에서 두 개의 고정 값을 시뮬레이션 합니다. SIP / CIP 카운터와 DLI (동적 수명 표시기) 와 같은 중요한 ISM 파라미터도 검증할 수 있습니다. 탁도 센서 현장 탁도 센서는 세포 부유로 인해 산란되는 빛의 양을 실시간으로 측정합니다. 세포 부유 탁도가 세포 질량과 직접 연관되어 있어 광밀도 측정치와 상관관계는 우수합니다. 탁도를 안다는 것은 영양소 투입과 생물반응기의 배양 회수 속도를 조절하여 지속적인 배양에서 미생물 활동을 조절할 수 있다는 것을 의미합니다. 이러한 활동을 공정에 모델링하면, 현장 탁도 측정도 PAT 목표와 일치합니다. 결론 PAT 규정의 권장사항은 권장사항이며 강제사항이 아닙니다. 그러나, 이것이 의약품 업체가 이러한 권장사항을 강제적으로 적용될 때까지 새로운 절차를 도입하는데 주저해도 좋다는 것을 의미하지 않습니다. 앞서 본 바와 같이, ISM 기술이 적용된 METTLER TOLEDO 공정 분석 센서를 사용하면 생물학적 공정을 보다 잘 이해하고 현장 감시를 향상시킬 수 있으며, 이는 피드백 제어와 일정한 품질을 위해 필요합니다. METTLER TOLEDO 기술이 제공하는 데이터를 이해하고 사용하면 PAT 를 준수할 수 있습니다. 이와 함께, ISM 센서는 배치 품질 향상, 계획하지 않은 가동 중지 시간 축소, 그리고 유지보수 부담 감소에 도움을 주며, 이는 또한 PAT 규정에 부합합니다.
  


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