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Prozessanalysetechnik für Biopharmazeutika

Prozessanalysetechnik für Biopharmazeutika

13.07.2026

Artikel

Zeit und Ressourcen sind in Forschungs- und Produktionsumgebungen von unschätzbarem Wert. Langsame, ineffiziente manuelle Arbeitsabläufe führen zu erhöhter Prozessvariabilität, höheren Kosten und sogar zu Produktverlusten. Um diese Herausforderungen zu überwinden, setzen viele Anwender Lösungen der Prozessanalytik (PAT). PAT ermöglicht die Erfassung und Auswertung von Prozessdaten in Echtzeit und integriert diese direkt in die Steuerung von Herstellungsprozessen.

Prozessanalysentechnik spielt somit eine entscheidende Rolle bei der Sicherstellung der Produktqualität, der Optimierung der Prozesseffizienz und der Einhaltung strenger regulatorischer Anforderungen. Durch die Integration von PAT wird die Transparenz wichtiger Prozessparameter erhöht und eine Echtzeit-Prozesssteuerung ermöglicht. Dieser Artikel definiert PAT, erläutert die Implementierung und zeigt anhand konkreter Anwendungsbeispiele, wie PAT in der biopharmazeutischen Industrie eingesetzt wird.

Was ist PAT?

PAT (Process Analytical Technology) ist ein von der US-amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA eingeführtes Konzept zur Verbesserung des Prozessverständnisses und der Prozesskontrolle durch die Integration verschiedener analytischer Techniken direkt in Produktionsumgebungen [1].

Es handelt sich um einen wissenschafts- und risikobasierten Ansatz zur Entwicklung, Überwachung und Steuerung von Herstellungsprozessen durch Echtzeit- oder nahezu Echtzeit-Messungen kritischer Qualitätsattribute (Critical Quality Attributes, CQAs) [2,3] sowie relevanter Prozessparameter. PAT gliedert sich in die drei Bereiche: Prozessdesign, Analyse und Regelung. Dieser Ansatz gewährleistet eine gleichbleibende Produktqualität und eine präzise Erfassung kritischer Qualitätsmerkmale [4].

Metrohm Process Analytics bietet eine Vielzahl von Lösungen, die die Integration von PAT in Produktionsprozesse vereinfachen. Dadurch werden präzise, zerstörungsfreie Analyseergebnisse in Echtzeit direkt aus dem laufenden Prozess ermöglicht.

Erfahren Sie in unserer mehrteiligen Blogreihe mehr über die Notwendigkeit des Einsatzes von PAT und darüber, wie wir Ihre Betriebsabläufe unterstützen können.

Vorteile von PAT in der Biopharmaindustrie

Biopharmazeutika eröffnen innovative Behandlungsmöglichkeiten und leisten einen wichtigen Beitrag zur modernen Medizin. Gleichzeitig stellt ihre Komplexität Hersteller vor große Herausforderungen, wenn es darum geht, eine konsistente Produktion und eine gleichbleibend hohe Produktqualität sicherzustellen.

Die hohe Komplexität biopharmazeutischer Produkte erfordert ein umfassendes Verständnis der Herstellungsprozesse und eine präzise Steuerung aller relevanten Prozessparameter. Mit konventionellen Methoden wird dies jedoch zunehmend schwieriger. Aus diesem Grund treiben Regulierungsbehörden wie die FDA die Modernisierung von Produktions- und Qualitätssicherungsprozessen voran. Die PAT gilt dabei als Schlüsseltechnologie für eine effizientere, robustere und qualitativ hochwertige Biopharma-Produktion.

Die Pharmabranche gehörte zu den ersten, die PAT-Prinzipien übernommen haben. Im biopharmazeutischen Sektor verliefen die Fortschritte zwar schrittweise, doch die potenziellen Vorteile sind beträchtlich. PAT gibt der Biopharma-Industrie einen wichtigen Anreiz, verschiedene Analysewerkzeuge zu untersuchen, um robustere und effizientere Herstellungsprozesse zu entwickeln. Dieser Ansatz verbessert den Einblick in die Prozesse und ermöglicht eine Produktionssteuerung in Echtzeit, anstatt sich ausschließlich auf Endproduktprüfungen zu verlassen [3].

PAT steht für einen Wandel weg von empirischen Endpunktprüfungen hin zu einem wissenschafts- und risikobasierten Ansatz, bei dem die Echtzeit-Prozessüberwachung, -steuerung und -optimierung im Mittelpunkt stehen. Dieser Wandel verändert die biotechnologische Produktion grundlegend, indem er die Branche dazu zwingt, prädiktive, datengestützte Prozessstrategien einzuführen, die die Produktqualität verbessern, Schwankungen reduzieren und die Prinzipien von „Quality by Design“ (QbD) unterstützen. Infolgedessen können Unternehmen nun bereits in frühen Entwicklungsphasen robuste, skalierbare und wirtschaftlich tragfähige Prozesse entwerfen – was letztlich die Markteinführungszeit verkürzt und gleichzeitig strenge regulatorische und qualitative Anforderungen erfüllt.

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Produktionseffizienz und der Produktqualität ist der Einsatz spezifischer Überwachungsmethoden, die Messungen in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit liefern (Inline, Online, Atline; Abbildung 1). Die kontinuierliche Überwachung kritischer und anderer relevanter Prozessparameter erfolgt mit geeigneten Prozessanalysegeräten. So können beispielsweise Prozessanalysatoren wichtige chemische und physikalische Vorgänge während der Herstellungsprozesse kontinuierlich überwachen. Solche Echtzeitinformationen verschaffen den Herstellern tiefere Einblicke in den Prozess und tragen zum Aufbau von Prozesswissen bei [3].

Darstellung verschiedener Probenahmemöglichkeiten für die PAT, einschließlich Inline-, Online-, Atline- und Offline-Analyse.
Abbildung 1. Zu den verschiedenen Probenahmeoptionen für PAT gehören Inline-, Online-, Atline- oder Offline-Analysen. In Anlehnung an [5].

Die Kombination verschiedener Prozessanalysetechnologien – darunter chemometrische Verfahren mit Spektrometern, Prozessanalysatoren, Methoden zur Endpunkterkennung und moderne Wissensmanagementsysteme – ermöglicht Herstellern eine dynamische und flexible Prozesssteuerung. Auf Basis von Echtzeitdaten können Produktionsprozesse kontinuierlich überwacht, angepasst und optimiert werden, um eine gleichbleibend hohe Produktqualität sicherzustellen [3].

 

Noch neugierig? Lesen Sie unseren Artikel darüber, wie Sie die richtige PAT-Lösung für möglichst genaue und zuverlässige Daten auswählen.

Smarte Prozesskontrolle durch Einsatz von Industrie-4.0-fähigen PAT-Lösungen

Wichtige PAT-Methoden in der biopharmazeutischen Produktion

Echtzeit-Überwachungsmethoden sind für die Bewertung des Zellwachstums, des Substratverbrauchs und der Produktbildung von entscheidender Bedeutung. Sie ermöglichen eine präzise Steuerung von Bioprozessen und verbessern Ausbeute, Produktivität und Konsistenz. Daher ist es unerlässlich, zuverlässige Analysetechniken einzusetzen, mit denen wichtige Prozessparameter online überwacht werden können [6].

Bei der Überwachung von Bioprozessen werden in der Regel drei Hauptkategorien bewertet:

  • physikalische Größen (z. B. Druck, Temperatur, Viskosität, Rührergeschwindigkeit)
  • chemische Größen (z. B. pH-Wert, gelöster Sauerstoff (DO), gelöstes Kohlendioxid (pCO₂), Nährstoffe wie Glukose, Stoffwechselprodukte wie Laktat)
  • biologische Größen (z. B. Biomassekonzentration, Zellstoffwechsel)

Für jede dieser Variablen stehen verschiedene Analysemethoden zur Verfügung, die jeweils für bestimmte Anwendungen konzipiert sind. Einige dieser Methoden werden im Folgenden erläutert, darunter die Nahinfrarotspektroskopie, die Ramanspektroskopie und chemische Sensoren.

Unabhängig von der verwendeten Analysemethode müssen Sensoren für die Prozessüberwachung in biopharmazeutischen Produktionsanlagen hohen Anforderungen gerecht werden. Da sie meist direkt im Bioreaktor eingesetzt werden, müssen sie auch unter anspruchsvollen Bedingungen zuverlässig funktionieren und Temperaturschwankungen sowie Druckänderungen standhalten.

Für einen erfolgreichen industriellen Einsatz sind Eigenschaften wie hohe Selektivität und Sensitivität, Robustheit, Reproduzierbarkeit und Langzeitstabilität von entscheidender Bedeutung. Ebenso wichtig sind niedrige Nachweisgrenzen, eine lineare Messcharakteristik, schnelle Reaktionszeiten und eine lange Betriebsdauer [6].

Die Entwicklung und Integration von Online- und Inline-Messverfahren, die all diese Anforderungen gleichzeitig erfüllen, zählt jedoch weiterhin zu den größten Herausforderungen der modernen biopharmazeutischen Prozessanalytik.

Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)

Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) wird in der Prozessanalytik (PAT) häufig zur zerstörungsfreien und schnellen Analyse von Rohstoffen, Zwischenprodukten und Endprodukten eingesetzt. Zu ihren wesentlichen Vorteilen zählen der minimale Aufwand bei der Probenvorbereitung und die zuverlässigen Quantifizierungsmöglichkeiten.

Die NIR-Spektroskopie basiert auf der Absorption von nahinfrarotem Licht durch Moleküle in einer Probe. Die Menge des absorbierten Lichts liefert wichtige Informationen über die chemische Zusammensetzung und die Qualität. Während das Nahinfrarotlicht mit der Probe interagiert, wird es von chemischen Bindungen innerhalb der Moleküle absorbiert. Dabei entstehen charakteristische Absorptionsbanden, die für die jeweiligen chemischen Bestandteile der Probe typisch sind. Durch die Analyse dieser Absorptionssignale können Konzentrationen verschiedener Komponenten, wie beispielsweise Wasser, Proteine, Zucker oder Lipide, bestimmt werden.

 

Möchten Sie mehr über die NIR-Spektroskopie erfahren? Beginnen Sie mit unserer Blog-Reihe zu diesem Thema.

Was ist NIR-Spektroskopie?

Raman-Spektroskopie

Die Raman-Spektroskopie ist eine zerstörungsfreie und reagenzienfreie Analysemethode, die wertvolle Einblicke in die chemische Zusammensetzung einer Probe ermöglicht. Dabei wird die Wechselwirkung zwischen Licht (Photonen) und Molekülen gemessen. Trifft das Licht eines Lasers auf eine Probe, wird ein Großteil des Lichts elastisch gestreut (Rayleigh-Streuung). Ein kleiner Teil der Photonen wird jedoch inelastisch gestreut, wobei sich ihre Energie verändert. Dieser Effekt wird als Raman-Streuung bezeichnet. Die dabei entstehende Raman-Verschiebung enthält charakteristische Informationen über die molekulare Struktur und chemische Zusammensetzung der Probe. Diese Informationen werden in Form von Spektren dargestellt und können anhand von Peak-Intensitäten, Peakhöhen oder mithilfe chemometrischer Modelle ausgewertet werden.  

Erfahren Sie in unserer Blogreihe mehr über die Theorie hinter der Raman-Spektroskopie und ihre Anwendungsbereiche.

Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Raman-Spektroskopie: Theorie und Anwendung


Eine häufige Herausforderung bei der Analyse biologischer Proben ist die Fluoreszenz. Dieser Effekt kann die Messung beeinträchtigen, da das Fluoreszenzsignal die eigentlichen Raman-Signale überlagert und deren Auswertung erschwert. Je nach Anwendung kann die Fluoreszenz jedoch auch nützliche Informationen liefern, da sie mit der Biomasse, dem Stoffwechselzustand oder der Lebensfähigkeit von Zellen korrelieren kann. Darüber hinaus stehen heute wirksame, teilweise patentierte Verfahren zur Verfügung, um den Einfluss von Fluoreszenz zu minimieren. Sowohl hardware- als auch softwarebasierte Lösungen nutzen spezielle Datenvorverarbeitungs- und Signalverarbeitungsmethoden, um Fluoreszenzartefakte zu reduzieren und dadurch eine präzisere Bestimmung anderer relevanter Prozessparameter zu ermöglichen [7].

Neben der analytischen Leistungsfähigkeit spielt auch die Einhaltung strenger Hygiene- und Sterilitätsanforderungen eine zentrale Rolle in der biopharmazeutischen Produktion. Um das Wachstum unerwünschter Mikroorganismen zu verhindern und gleichzeitig präzise Messungen zu ermöglichen, kommen Glasfasersysteme und speziell entwickelte Raman-Sonden zum Einsatz. Diese Komponenten übernehmen eine Schlüsselfunktion: Die Glasfasern leiten das Laserlicht zur Probe und transportieren das gestreute Licht zurück zum Detektor. Sie gewährleisten eine präzise und effiziente Lichtübertragung – unerlässlich für eine genaue Prozessanalyse. Die Sonde fungiert als „Auge“, das in den Prozess blickt und Messungen direkt in der Produktionsumgebung durchführt (Abbildung 2). Optische Sonden lassen sich auf verschiedene Weise in den Prozess integrieren: inline oder online. Ihre Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit sind entscheidend für reproduzierbare und genaue Echtzeitmessungen.

Überblick über eine typische Prozessüberwachung: nahtlose Integration von Analysesystem, Lichtleitern, Prozessanlagen und Leitwarte zur Echtzeit-Datenerfassung und Prozesssteuerung.
Abbildung 2. Überblick über eine typische Prozessüberwachung: nahtlose Integration von Analysesystem, Lichtleitern, Prozessanlagen und Leitwarte zur Echtzeit-Datenerfassung und Prozesssteuerung.

Die Sonden sind zudem so ausgelegt, dass sie rauen Umgebungsbedingungen wie Druck-, pH- und Temperaturschwankungen standhalten. Inline-Sonden liefern in Verbindung mit optischen Raman-Spektrometern optimale Ergebnisse hinsichtlich der Laserintensität und der Reproduzierbarkeit der Analytkonzentrationen.

In manchen Anwendungen soll bewusst auf den Einsatz von Inline-Sonden verzichtet werden, die direkt mit dem Prozessmedium in Kontakt kommen. Dies ist insbesondere dann relevant, wenn ein Prozessanalysator zwischen verschiedenen Messstellen bewegt oder flexibel an mehreren Bioreaktoren eingesetzt werden soll, wie es häufig in Laboren oder Pilotanlagen der Fall ist. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die aufwendige und kostenintensive Validierung neuer PAT-Messstellen. Die Qualifizierung und Validierung zusätzlicher Messpunkte erfordert oftmals erhebliche personelle und finanzielle Ressourcen, die nicht in jedem Unternehmen verfügbar sind.

Für solche Anwendungsfälle stellt der Einsatz standardisierter ViewPort™-Ingold-Anschlüsse oder PG13.5-Anschlüsse an Bioreaktoren eine wirtschaftliche und praxisnahe Lösung dar. Diese Anschlusssysteme sind in Bioreaktoren unterschiedlichster Größenordnungen etabliert – von Labor- und Benchtop-Systemen bis hin zu industriellen Produktionsanlagen. Die Schäfte der Raman-Sonden sind so optimiert, dass das Raman-Signal maximiert wird, während die Sonde selbst von der Probe getrennt bleibt. Die Messungen erfolgen durch ein Sichtfenster im ViewPort™. Dies bietet einen nicht-invasiven Ansatz für die Echtzeit-Überwachung von Bioprozessen unter sterilen Bedingungen, ohne dass eine erneute Validierung eines PAT-Messpunkts erforderlich ist.

Chemische Sensoren

Viele Biopharmazeutika werden im Fermentationsverfahren hergestellt, bei dem die Aufrechterhaltung eines optimalen Gleichgewichts zwischen pH-Wert, Sauerstoff- und Kohlendioxidkonzentration von entscheidender Bedeutung ist. Mikroorganismen gedeihen nur innerhalb genau definierter Bereiche dieser Parameter, weshalb präzise Messungen für die Aufrechterhaltung ihrer Vitalität unerlässlich sind.

Hochwertige Sensoren, die wichtige Informationen über den Fermentationsprozess zeitnah liefern, sind von entscheidender Bedeutung. Die ProTrode-Sensoren von Metrohm Process Analytics erfüllen die hohen Anforderungen der biopharmazeutischen Produktion. Diese Sensoren sind so konzipiert, dass sie Autoklavier- und Sterilisationszyklen problemlos standhalten, und werden in verschiedenen Längen sowie mit einem Standard-PG-13,5-Gewinde angeboten, das zu gängigen Bioreaktoren kompatibel ist.

Die ProTrodes 200 und 300 eignen sich ideal für PAT-pH-Messungen. Diese hochmodernen Sensoren liefern zuverlässige und genaue Daten während des gesamten Produktionsprozesses.

Für die Messung von gelöstem Sauerstoff (Dissolved Oxygen, DO) bietet die ProTrode DO-Sonde von Metrohm Process Analytics eine leistungsfähige Lösung. Besonders hervorzuheben sind ihre schnelle Ansprechzeit sowie ein spezielles Sensordesign, das zu einer verlängerten Lebensdauer des Sensors beiträgt. Das Messprinzip dieses DO-Sensors basiert auf der Lumineszenzlöschung (Luminescence Quenching) und liefert zuverlässige Messergebnisse im Bereich von 0–250 % Luftsättigung (0–50 % O₂).

Eine ausführlichere Einführung in die Messung von gelöstem Sauerstoff (einschließlich praktischer Überlegungen) finden Sie in unserem Blog-Artikel „Messung von gelöstem Sauerstoff – einfacher denn je“.

Die ProTrode DO-Sonde besteht aus einer Messeinheit mit integrierter Elektronik sowie einem Sensorschaft mit austauschbarer Membran. Mit dem Fermentations- beziehungsweise Prozessmedium kommen ausschließlich der Sensorschaft und die Membran in direkten Kontakt. Dadurch ist es möglich, das Autoklavieren und die Sterilisation auf diese Teile zu beschränken, während der Sensorteil mit der Elektronik davon unberührt bleibt.

Der ProTrode-pCO₂-Sensor für gelöstes Kohlendioxid (pCO₂) von Metrohm Process Analytics basiert auf dem Severinghaus-Prinzip. Sein Messbereich (10–800 mbar pCO₂) ist perfekt auf die Anforderungen dieser Anwendung abgestimmt.

Wo kann PAT angewendet werden?

PAT kann in verschiedenen Phasen der biopharmazeutischen Produktion eingesetzt werden, von der frühen Entwicklungsphase bis hin zur Serienfertigung. Sein Hauptnutzen liegt darin, Erkenntnisse zu liefern, die zur Optimierung kritischer Prozessschritte und zur Sicherstellung der Produktqualität beitragen. Zu den wichtigsten Anwendungsbereichen zählen Fermentation und Zellkulturen.

Fermentation

Die Fermentation spielt eine entscheidende Rolle bei der Herstellung einer Vielzahl biotechnologischer Produkte, die von Arzneimitteln über Biokraftstoffe bis hin zu Lebensmittelzusatzstoffen reichen. Der Einsatz biotechnologischer Verfahren in der Arzneimittelherstellung hat erheblich zugenommen: Mittlerweile werden mehr als 59 % der neu zugelassenen Arzneimittel in Europa mit biotechnologischen Methoden hergestellt [8].

Fermentationsbasierte biotechnologische Verfahren bieten nachhaltige und ressourceneffiziente Alternativen zur herkömmlichen Herstellung. Die Produktion komplexer biobasierter Chemikalien (z. B. Biopolymere, Bio-Tenside, Proteine und Enzyme durch mikrobielle Fermentation) verringert die Abhängigkeit von endlichen Ressourcen und minimiert die Umweltbelastung durch einen geringeren Rohstoffverbrauch. Damit leisten biotechnologische Fermentationsprozesse einen wichtigen Beitrag zur Transformation hin zu einer nachhaltigeren und kreislauforientierten Wirtschaft. 

Die Inline-Überwachung von Fermentationsprozessen ist ein entscheidender Faktor für die Optimierung der Produktion und die Sicherstellung einer konsistenten Produktqualität. Herkömmliche Analysemethoden sind häufig mit zeitaufwendiger Probenvorbereitung und verzögerten Messergebnissen verbunden. Dadurch fehlt oftmals die notwendige Echtzeitinformation, um schnell auf Veränderungen im Prozess reagieren zu können.

Moderne Inline-Analysetechnologien wie die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) ermöglichen hingegen eine kontinuierliche und reagenzienfreie Überwachung wichtiger Prozessparameter in Echtzeit. Dies erlaubt eine schnelle Anpassung von Einflussgrößen wie Enzym- und Mikroorganismenkonzentrationen, Temperaturprofilen sowie weiteren Fermentationsbedingungen. Der 2060 NIR Process Analyzer ist ein hochmodernes Werkzeug für diese Anwendung. Er ermöglicht die kontinuierliche, reagenzienfreie Überwachung wichtiger Parameter wie Ethanol, Glukose, Maltose und organische Säuren direkt im Fermenter. Dies liefert den Anwendern Echtzeit-Einblicke, die die Prozesseffizienz verbessern, die Fermentationszeit verkürzen und letztendlich den Produktionsdurchsatz und die Rentabilität steigern.

 

Lesen Sie unsere Application Note, um mehr zu erfahren.

Inline-Überwachung von Fermentationsprozessen

Zellkulturen

In der biopharmazeutischen Produktion, insbesondere bei Zellkulturprozessen, ist die Aufrechterhaltung einer optimalen Zellgesundheit entscheidend für erfolgreiche Ausbeuten und Produktqualität. Die Anreicherung von Laktat als Nebenprodukt der Glykolyse stellt eine große Herausforderung in der Zellkultur dar, da dies zu einem Anstieg des Säuregehalts führen kann, der Zellstress verursacht und das Wachstum hemmt. Bislang werden Glukose- und Laktatwerte mithilfe manueller Offline-Laborverfahren überwacht. Diese Verfahren sind jedoch anfällig für Kontaminationen und liefern unter Umständen keine zeitnahen, genauen Daten.

Zur Bewältigung dieser Herausforderungen bietet die Inline-Raman-Spektroskopie eine leistungsfähige Lösung für die Echtzeitüberwachung direkt im Bioreaktor. Der Metrohm 2060 Raman Process Analyzer ermöglicht die kontinuierliche, berührungslose Analyse von Glukose- und Laktatkonzentrationen und liefert damit unmittelbar verwertbare Informationen für die Prozesssteuerung.

Mithilfe der Raman-Spektroskopie können Anwender den Zustand der Zellkultur in Echtzeit überwachen. Sie können den Glukoseverbrauch und die Laktatansammlung verfolgen und rechtzeitig Anpassungen vornehmen, um die Bedingungen für das Zellwachstum zu optimieren. In Kombination mit der Vision- und IMPACT-Software von Metrohm ermöglicht der 2060 Raman-Process Analyzer die Entwicklung eines Kalibriermodells, um Echtzeitdaten mit Referenzmethoden wie HPLC oder Titration abzugleichen. Dies erleichtert eine genaue und effiziente Prozesssteuerung und verbessert die Qualität und Konsistenz biopharmazeutischer Produkte.

Zusätzlich zu seiner berührungslosen Funktionsweise kann der Metrohm 2060 Raman Process Analyzer mehrere Parameter gleichzeitig messen. Dies bietet einen umfassenden Überblick über die Zellkulturumgebung und ermöglicht die frühzeitige Erkennung potenzieller Chargenfehler, minimiert Kontaminationsrisiken und verbessert den gesamten Prozessdurchsatz. Durch die Integration dieser fortschrittlichen Inline-Monitoring-Lösung können Hersteller die Kontrolle und Effizienz ihrer Zellkulturprozesse deutlich steigern. Die kontinuierliche Verfügbarkeit präziser Echtzeitdaten ermöglicht fundierte Entscheidungen und eine proaktive Prozessführung.

Letztlich trägt die Raman-basierte Prozessüberwachung dazu bei, die Reproduzierbarkeit biopharmazeutischer Herstellungsprozesse zu erhöhen, Produktionsrisiken zu minimieren und die Herstellung hochwertiger Biopharmazeutika mit gleichbleibender Qualität sicherzustellen.

Erfahren Sie hier mehr über diese Applikation:

Inline-Überwachung von Zellkulturen mittels Raman-Spektroskopie

Fazit

Die Prozessanalysetechnik (PAT) verbessert die Produktion, indem sie die Echtzeitüberwachung und -steuerung kritischer Prozessparameter ermöglicht. In der biopharmazeutischen Produktion verbessert PAT die Produktqualität, unterstützt die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und senkt die Betriebskosten. Durch die Integration von PAT-Verfahren wie der Raman-Spektroskopie, der Nahinfrarot-Spektroskopie und verschiedener chemischer Sensoren in die Produktionsumgebung erhalten Hersteller eine präzise Kontrolle über kritische Prozesse. Dies ermöglicht eine schnellere Entscheidungsfindung, minimiert Chargenausfälle und reduziert den Bedarf an manuellen Eingriffen oder zusätzlichen kostspieligen Endproduktprüfungen.

Referenzen

[1] Guidance for Industry PAT — A Framework for Innovative Pharmaceutical Development, Manufacturing, and Quality Assurance U.S. Department of Health and Human Services Food and Drug Administration Center for Drug Evaluation and Research (CDER) Center for Veterinary Medicine (CVM) Office of Regulatory Affairs (ORA) Pharmaceutical CGMPs September 2004; U.S. Department of Health and Human Services, 2004.

[2] Process Analytical Technology - an overview | ScienceDirect Topics. https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/process-analytical-technology (accessed 2025-04-01).

[3] Undey, C.; Low, D.; Menezes, J. C.; et al. PAT Applied in Biopharmaceutical Process Development And Manufacturing: An Enabling Tool for Quality-by-Design; CRC Press, 2011.

[4] Read, E. K.; Park, J. T.; Shah, R. B.; et al. Process Analytical Technology (PAT) for Biopharmaceutical Products: Part I. Concepts and Applications. Biotech & Bioengineering 2010, 105 (2), 276–284. DOI:10.1002/bit.22528

[5] Owczarek, D. Bioprocessing 4.0 and the Benefits of Introducing AI to Biopharmaceutical Manufacturing. Nexocode. https://nexocode.com/blog/posts/bioprocessing-4-ai-in-biopharmaceutical-manufacturing/ (accessed 2025-04-02).

[6] Veloso, A. C.; Ferreira, E. C. Online Analysis for Industrial Bioprocesses. In Current Developments in Biotechnology and Bioengineering; Elsevier, 2017; pp 679–704. DOI:10.1016/B978-0-444-63663-8.00023-9

[7] Gelwicks, M. J.; Zemtsop, C.; Allen, M. W. Fluorescence Rejection in Raman Spectroscopy: An Algorithmic Approach and Applications. In Photonic Instrumentation Engineering XI; SPIE, 2024; Vol. 12893, pp 84–92. DOI:10.1117/12.3000516

[8] Biopharmazeutika: Marktanteil wächst | vfa. https://www.vfa.de/de/forschung-entwicklung/medizinische-biotechnologie/biotech-deutschland/medizinische-biotechnologie-in-deutschland-2023 (accessed 2025-03-27).

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Autor
Ferreira

Andrea Ferreira

Marketing Manager
Metrohm Applikon, Schiedam, The Netherlands

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