多产品灌流平台的强化
据 Shawn Barrett (Sanofi) 称，该公司正在通过将批次模式下游工艺转变为一次性系统，以处理悬浮中国仓鼠卵巢(CHO) 培养液，其使用连续模式捕获层析法，从而减少占地面积和商品成本，并提高稳健性和灵活性。他们的上游团队还致力于强化灌流培养，以提高单位体积生产率，并最大限度地降低细胞特异性灌流率，从而最大限度地减少培养基使用。在此过程中，产品质量属性得以保持，并在较长的运行时间内，工艺保持所需稳健性。在使用这种工艺进行规模放大时，应保持固定范围的细胞密度。
图 6.4 强化灌流平台（赛诺菲）。
赛诺菲的第一个集成连续生物生产灌流系统（图6.4）使用化学限定培养基和新的细胞系。此外，与旧工艺相比，新工艺能够将生产率提高100 倍，而与其它生物药相比，在 10 L 规模条件下的开发后，生产率提高达 5 倍（图 6.5）。
图 6.5 种子扩增链开发中的上游工艺强化
使用灌流工艺的上游工艺强化
早些时候，他们在使用不同细胞系时，面临细胞活性降低、生产力降低50%±10%、以及生长速度突然增加等方面的一些挑战。在新的灌流工艺中，通过添加新的浓缩补液，解决了这个问题。此外，在强化灌流工艺中使用的克隆是从补料分批克隆中筛选出来的，而使用八种不同克隆的新工艺表明，它可以提高45%±15% 的生产力。生物仿制药 mAb 的强化灌流工艺以及连续层析捕获步骤的集成表明，当工厂产能增加高达 2.5 倍时，在 2000 L 灌流工艺中，商品成本(COG) 降低了高达 50%。针对生物反应器的计算流体动力学 (CFD) 应用，在传质、混合和底物梯度研究中显示出了有希望的结果。这将有助于调查和管理连续生物反应器中的异质性。当CFD 与腔室建模和传感器相结合时，工艺开发和实时梯度分析变得容易。交替式切向流(ATF) 过滤也已开发并被广泛用于外部细胞截留，其可在一定程度上避免在长时间灌流过程中观察到膜堵塞问题。
Moderna 获得了2019 年 ISPE 未来工厂奖，并在序列鉴定后不到一个半月的时间内向美国国家过敏和传染病研究所提供了第一批COVID-19 疫苗。这可能只有在生物制药行业从实验室规模到商业规模的工艺强化和数字化不断改进的情况才能实现。
在灌流工艺中，可以获得高细胞密度，其可用于N-1 生物反应器，由此在生产生物反应器中接种时的起始细胞密度变高，最终减少了达到高细胞密度所需的时间。这种方法被用于接种多个补料分批生产生物反应器。所以在这里，它是灌流和补料分批工艺的结合，不需要多次放大来为多个补料分批生产生物反应器制备接种物。
连续生产中的工艺强化和整合
由于监控、分析、人工智能、自动化和机器人技术的进步，数字化生产领域发生了一场“革命”。因此，可以获得实时的放行测试、持续的质量判定以及更好的产品质量过程控制。数字化生物生产有许多子学科，只有少数人具备所有这些方面的专业知识，这是一个巨大的挑战。
除了数字化生物生产，在信息技术支持方面，还有很多支持者，比如针对FDA监管的高端软件、大型复杂数据存储管理、人工智能系统等。在数字化生物制造中，关键质量属性(CQA) 和关键工艺参数 (CPP) 的实时预测、分析和控制与工艺强化控制和连续工艺参数优化一起出现。
数字化生物生产还包括可以远程控制、具有自我意识和持续自适应的工厂。除了入线或在线，实时、正交过程监控、事件控制、管理和报告功能也应该存在于数字化生物生产中。这意味着，在这里，有巨大的潜力来支持高端制造智能转化为最佳产品收获、对分析和过程控制的监控支持、报告QA 和 QC 支持、工艺开发和优化、调度预测能力，以及供应链优化。在 QbD 方法中，数字生物生产可以成功地适应多属性分析方法的结果，例如四极道尔顿质谱法，通过该方法可以识别过程对多个CQA 的影响，并可以替换多个旧的分析方法。多属性分析方法对监管机构友好且具有成本效益，支持先进的过程控制，并支持近乎实时地报告多个产品属性。
商业自动化监测技术支持包括来自生物反应器的无菌在线采样以及用于多重分析和在线分析的多个下游流程。除此之外，为实时、连续和具体的分析获得不同的监控解决方案也没有问题。
可提供一次性且适应性强的在位拉曼探针，可同时测量谷氨酸、乳酸、葡萄糖、谷氨酰胺、氨、渗透压、活性和总细胞密度。随着新仪器的进步，实时糖链分析也可以在30 分钟内完成（图 6.6）。
在数字化生物生产中，先进的过程监控将导致工艺开发的变化和控制，使用新的分析技术和新的数据源。例如，与使用具有代表性的值（如pH 或葡萄糖水平）相比，近乎实时地测量糖型为使用产品属性的变化进行过程控制提供了一种更好的方法。除此之外，通过监控上游工艺(USP) 和 DSP 中的各种工艺参数，可用的大量数据有可能用于更好地控制工艺。
如果有适当的方案以完全集成的方式执行、控制和精确分析，则可以轻松处理潜在的偏差。这可以通过引入自动化理念和上、下游生物工艺的整合作为一个连续的过程来实现。自动化理念在工艺集成中的应用可带来改进且具有成本效益的工艺设计、更高的生产率以及产品质量和安全性。与批次工艺相比，在连续生物工艺中，提高了设备和原材料的利用率，同时具有成本和能源节约优势。
图 6.6 使用先进仪器 (GlyQ) 进行的聚糖分析。
智能制造概念被称为工业 4.0，通过它可以更好地控制过程，连续生物工艺是其中的一部分。与需要连续手动干预、以在定义的时间间隔运行和控制过程的批次工艺相比，连续生物工艺是自动化的、稳定的和可持续的，能够克服批次工艺的局限性。
在连续生物工艺的规模放大过程中，废物处理是一个令人担忧的情况。虽然很明显，连续生物工艺结合一次性系统提供了更好的灵活性，但它也引起了与环境安全相关的担忧，因为在当前情况下，世界正试图尽可能地避免使用塑料。
