تکنولوژی تحلیلی (PAT) چیست؟

فرآیند Analytical Technology (PAT) یک چارچوب قانونی و رویکرد مهندسی است که توسط اداره غذا و داروی ایالات متحده (FDA) در سال ۲۰۰۴ معرفی شده است تا نوآوری در تولید دارویی را تشویق کند. در هسته آن، PAT یک سیستم برای طراحی، تجزیه و تحلیل و کنترل فرآیندهای تولید از طریق اندازه گیری به موقع از ویژگی های کیفیت بحرانی (CQAs) و پارامترهای فرایند بحرانی (CPP) بر خلاف آزمایش های تولید محصول واقعی است - به عنوان ابزار جمع آوری اطلاعات دقیق و تجزیه و تحلیل دقیق و تجزیه و تحلیل دقیق به عنوان ابزار جمع آوری اطلاعات هدف تجزیه و تحلیل می پردازد.

هزینه شکست های Batch و Rework در ساخت

شکست Batch گران است.در تولید دارویی، یک دسته رد شده می تواند صدها هزار دلار در مواد خام از دست رفته، کار و زمان تجهیزات را نشان دهد. Rework - روند تصحیح یک دسته غیر اطلاع رسانی - هزینه های بیشتر از طریق مراحل پردازش اضافی، زمان چرخه گسترده و افزایش نظارت با کیفیت.

چگونه PAT شکست های Batch را کاهش می دهد

تشخیص اولیه ی فرآیند

سیستم های PAT به طور مداوم CPPs مانند دما، pH، مخلوط سرعت، محتوای رطوبت و اندازه ذرات را نظارت می کنند. Deviations از فضای طراحی در زمان واقعی شناسایی شده اند، اغلب قبل از اینکه آنها به یک محصول خاص خارج از حد انتشار دهند، به عنوان مثال، نزدیک مادون قرمز (NIR) کاوشگرها می توانند یکنواختی را در هنگام مخلوط کردن پودر ردیابی کنند، اجازه می دهند اپراتورهای و جداسازی طولانی را متوقف کنند.

کنترل بازخورد زمان واقعی

هنگامی که یک سیستم PAT یک انحراف را تشخیص می دهد، می تواند تنظیمات خودکار را ایجاد کند – مانند افزایش میزان اسپری در یک خشک کننده مایع یا تغییر میزان تغذیه در یک گرانولاتور – برای بازگرداندن روند در محدوده قابل قبول، این کنترل حلقه بسته خطر تولید یک دسته را که نیاز به کار مجدد یا رد دارد، به حداقل می رساند.

تجزیه و تحلیل چند متغیر برای شناسایی ریشه

PAT تولید جریان های داده چند متغیر با فرکانس بالا است که می تواند با استفاده از تجزیه و تحلیل اصلی (PCA) یا حداقل مربع (PLS) رگرسیون تجزیه و تحلیل تجزیه و تحلیل تجزیه و تحلیل شود، این ابزار کمک می کند تا علل ریشه تنوع، مهندسان قادر به اجرای اصلاحات پیشگیرانه قبل از دسته های آینده، این رویکرد داده محور درک عمیق تر از روند، بهبود نرخ های زمان راست.

ابزار و تکنیک های کلیدی PAT

چندین تکنولوژی تحلیلی معمولا در چارچوب های PAT مستقر می شوند، هر ابزار CQAs یا CPP را هدف قرار می دهد و می تواند بر اساس مرحله تولید و خواص مواد انتخاب شود.

  • Spectroscopy تقریبا مادون قرمز (NIR): به طور گسترده ای برای محتوای رطوبت، یکنواختی مخلوط و شناسایی فرم پلیومف استفاده می شود. NIR کاوشگرها می توانند به طور مستقیم به مخلوط کننده ها، خشک کننده ها یا فشار قرص وارد شوند.
  • رامن Spectroscopy: [FLT 1] برای شناسایی ترکیب شیمیایی و ساختار کریستالی، اغلب در نظارت بر غلظت API در طول تولید مداوم استفاده می شود.
  • اندازه گیری بازتاب دهنده ی نور (FBRM) استفاده می شود؛ اندازه ذرات را ردیابی می کند و در زمان واقعی در طول کریستالیزه شدن یا عملیات های گوشتی شمارش می شود.
  • تجزیه و تحلیل داده های چند متغیر (MVDA): سیستم عامل های نرم افزاری که خروجی ابزار PAT را پردازش می کنند برای ارائه بینش های عملی و تصمیمات کنترل.
  • طراحی آزمایش (DoE): رویکرد سیستماتیک برای تعریف فضای طراحی برای یک فرآیند، اغلب با PAT جفت شده است تا محدوده عملیاتی قوی را تأیید کند.

یک سند جامع راهنمای FDA در PAT [FLT 1] جزئیات فنی و انتظارات نظارتی اضافی برای این ابزارها فراهم می کند.

مزایای فراتر از کاهش شکست

کیفیت طراحی (QbD)

PAT یک تکنولوژی بنیادی برای کیفیت با طراحی است، یک رویکرد سیستماتیک که بر درک و کنترل فرایند تولید بر اساس اطلاعات صوتی تأکید می کند، تولیدکنندگان می توانند یک محدوده قابل قبول برای هر پارامتر تعریف کنند و اجازه می دهند انعطاف پذیری بیشتری در طول تولید روزمره بدون پردازش مجدد داشته باشد.

انتقال به تولید مستمر

تولید مداوم به نظارت و کنترل زمان واقعی متکی است – که پیش از آن چه PAT ارائه می دهد، شکست های Batch در خطوط مداوم می توانند فوراً برطرف شوند، جلوگیری از اینکه کل اجراها از دست رفته باشند، تنظیم کنندگان چندین خط تولید مداوم را تایید کرده اند که از PAT به عنوان مکانیسم تضمین کیفیت اولیه خود استفاده می کنند.

انعطاف پذیری

FDA و دیگر سازمان ها اجازه می دهند تا تست محصول نهایی را کاهش دهند، زمانی که یک سیستم قوی PAT در محل قرار دارد، به جای آزمایش یک تبلت فشرده از هر دسته، تولیدکنندگان می توانند به داده های فرآیند برای نشان دادن کیفیت ثابت تکیه کنند.این می تواند منجر به تسریع تصویب قانونی و کاهش بار انطباق شود.

چالش های اجرایی و راه حل ها

علی رغم مزایای آن، پیاده سازی PAT موانع واقعی در جهان را ارائه می دهد.هزینه های سرمایه بالا برای ابزار و نرم افزار یک مانع مشترک است، به ویژه برای سازندگان کوچکتر پیچیدگی ادغام نیز افزایش می یابد اگر تجهیزات میراث فاقد پورت های رابط دیجیتال باشد یا اگر داده های فروشندگان متعدد باید همگام سازی شوند. علاوه بر این، کارکنان باید آموزش ببینند تا داده های چند متغیر را تفسیر کرده و به طور مناسب به هشدارهای پاسخ دهند.

راه حل های عملی شامل شروع یک برنامه PAT هدفمند در یک عملیات واحد، مانند یک خشک کننده یا مخلوط، برای اثبات ارزش قبل از مقیاس مقیاس، استفاده از پروتکل های ارتباطی استاندارد مانند OPC UA تسهیل ادغام داده ها در آموزش کارکنان - یا از طریق آموزش فروشنده یا مشارکت دانشگاه - بسیاری از شرکت ها همچنین سیستم عامل های PAT مقیاس پذیر را که می تواند به عنوان فرآیند دانش به طور منظم گسترش یافته است.

بررسی های موردی: PAT در عمل

نظارت بر یکنواختی در قرص

یک تولید کننده عمده مواد مخدر در زمان واقعی NIR نظارت بر خط گرانولاتور با تمرین بالا را در عرض شش ماه انجام داد، این شرکت شکست های دسته بندی مرتبط با مخلوط را تا 70٪ کاهش داد.این سیستم اجازه داد تا بلافاصله متوقف شود اگر NIR طیف از هدف منحرف شده، جلوگیری از کار مجدد و صرفه جویی در حدود 2 میلیون دلار در سال.

کنترل Lyophilization با استفاده از اندازه گیری دمای ماومتر

در تولید تزریقی تزریق شده، شکست های فرآیند اغلب ناشی از شکل گیری کریستال یخ غیر قابل پیش بینی است که با استفاده از سیستم اندازه گیری دمای Manometric مبتنی بر PAT، یک سازمان تولید قرارداد قادر به تنظیم دمای قفسه و فشار اتاق در زمان واقعی، کاهش شکست چرخه از 15٪ به کمتر از 2٪ بود.

آینده PAT

نسل بعدی PAT با تکنولوژی های صنعت 4.0 هماهنگ است. الگوریتم های یادگیری ماشین می توانند نقاط انتهایی فرایند را پیش بینی کنند یا ناهنجاری ها را سریع تر از کنترل فرآیند آماری سنتی تشخیص دهند. دوقلوهای دیجیتال - تکرارهای ابزار مجازی فرآیندهای فیزیکی - با استفاده از جریان داده های PAT به تولیدکنندگان اجازه می دهد تا سناریوهای "چه چیزی" را شبیه سازی کنند و عملکرد را بدون ریسک کردن سنسورهای واقعی تولید کنند (که به طور کامل تنظیم شده اند) و به عنوان یک فرآیند یکپارچه سازی داده های ساده تر می شوند.

نتیجه گیری

یک فناوری تحلیلی ثابت کرده است که یکی از موثرترین ابزار برای کاهش شکست های دسته ای و کار مجدد در بخش های دارویی و دیگر بخش های تولید تنظیم شده است.با تغییر تضمین کیفیت از تست محصول واکنش پذیر به کنترل فرایند فعال و زمان واقعی، PAT کاهش هزینه ها، بهبود کیفیت محصول و تقویت انطباق نظارتی.