A terapêutica peptídica está remodelando rapidamente o cenário farmacêutico, oferecendo uma especificidade excepcional do alvo, perfis de baixa toxicidade e a capacidade de modular vias biológicas complexas. De doenças metabólicas à oncologia, peptídeos como insulina, agonistas de GLP-1, interferons ou terapias enzimáticas estão permitindo a medicina de precisão em um amplo espectro de doenças e desafios de saúde.
Embora o potencial terapêutico dos peptídeos esteja bem-estabelecido, sua produção em escala comercial apresenta desafios significativos em termos de processo e infraestrutura. Quer sejam sintetizados quimicamente ou formulados biotecnologicamente, a produção de peptídeos enfrenta, entre outros, sínteses complexas de baixo rendimento e várias etapas, inconsistências de lote, dificuldades de aumento de escala desde o laboratório até a produção em GMP e requisitos rigorosos de controle de qualidade, tudo isso enquanto se esforça para cumprir padrões regulatórios e de sustentabilidade mais rigorosos. Essas restrições podem retardar a disponibilidade do produto, sobrecarregar as cadeias de suprimentos e, em última análise, afetar o acesso do paciente a terapias essenciais.
Para atender à crescente demanda pela síntese de peptídeos eficiente e expansível, a METTLER TOLEDO oferece um conjunto abrangente de soluções avançadas de precisão em instrumentação, maquinário e software para garantir a qualidade e precisão em todas as etapas do processo de produção.
O Guia de Controle de Qualidade de Laboratórios Farmacêuticos mostra como manter a qualidade dos medicamentos peptídicos durante o desenvolvimento e a produção. Faça o download para iniciar a jornada a fim de melhorar sua qualidade e eficiência.
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A produção de peptídeos depende de síntese bioquímica avançada usando síntese peptídica em fase sólida (SPPS) para peptídeos curtos, enquanto para moléculas maiores e mais complexas que exigem modificação pós-traducional, bioprocessos usando sistemas de expressão proteica recombinante ou uma combinação de bioprocessos e síntese bioquímica são os sistemas preferidos para garantir pureza, potência e consistência.
1. Um peptídeo é criado passo a passo adicionando aminoácidos em uma sequência precisa em uma resina sólida.
2. Após cada adição, o excesso de produtos químicos é lavado e os grupos protetores são removidos para se preparar a próxima etapa.
3. O peptídeo pronto é separado da resina e purificado, normalmente usando HPLC.
4. O peptídeo purificado é transformado em um produto sólido ou líquido. São realizados testes de controle de qualidade para garantir a pureza, segurança e eficácia.
1. Bactérias ou leveduras produtoras de peptídeos são cultivadas em um meio rico em nutrientes otimizado para alto rendimento.
2. Os peptídeos são separados da cultura por centrifugação e filtração. Se estiverem dentro das células, as células são quebradas primeiro.
3. Os peptídeos são purificados usando técnicas como cromatografia e filtração de fluxo tangencial, seguidos por qualquer clivagem ou modificações necessárias.
4. Os excipientes são adicionados e o produto é transformado em comprimidos ou envasado em frascos esterilizados. Os testes de controle de qualidade garantem pureza, segurança e funcionalidade.
A síntese bioquímica é um método amplamente adotado para a produção de peptídeos, especialmente para a produção de peptídeos pequenos, e oferece vantagens em relação aos métodos biológicos recombinantes, em certos casos de uso:
Seja produzido por meio de síntese bioquímica ou métodos biológicos recombinantes, a produção de peptídeos permanece inerentemente cara. Cada abordagem vem com seus fatores de custo, desde o uso de reagentes e solventes na síntese química até a infraestrutura complexa e longos ciclos de produção na formulação biológica. Como resultado, há um forte impulso em toda a indústria para maximizar a eficiência do processo, minimizar a variabilidade e garantir a qualidade consistente do produto em todas as escalas.
Flexibilidade: ela permite a incorporação de aminoácidos não codificantes e diversas modificações na estrutura para melhorar a estabilidade.
Pureza: a síntese química evita o risco de contaminantes da célula hospedeira e possibilita o controle preciso do produto. No entanto, os métodos recombinantes também alcançam alta pureza com o processamento de cristalização adequado.
Abordagens biológicas recombinantes são comuns em proteínas maiores que exigem modificações pós-translacionais complexas e são vantajosas para a produção de peptídeos em circunstâncias como:
Complexidade: os métodos biológicos possibilitam o enovelamento complexo de peptídeos e modificações pós-translacionais específicas em comparação aos métodos químicos.
Sustentabilidade: os métodos químicos usam um excesso de reagentes e solventes caros e de alta pureza para garantir a conclusão da reação, levando a um maior desperdício de produtos químicos e podem afetar as cadeias de suprimento globais de solventes essenciais.
Comprimento do Peptídeo: os métodos biológicos são mais adequados para a produção de peptídeos maiores (>50 aminoácidos).
Muitos APIs de peptídeos são desenvolvidos por meio da síntese de peptídeos em fase sólida (SPPS), um processo gradual que permite o controle preciso da sequência e da modificação. Outros, especialmente peptídeos mais complexos ou de cadeia mais longa, são expressos em sistemas biológicos usando células microbianas ou de mamíferos.
Embora esses métodos difiram em escala e plataforma, eles compartilham a necessidade de um controle rigoroso do processo e manuseio preciso de materiais em todas as etapas.
Seja na pesagem de aminoácidos, solventes ou reagentes no laboratório de P&D ou no manuseio de lotes em escala de quilograma na produção, a precisão em todas as medições é importante. Variações mínimas podem afetar:
A METTLER TOLEDO oferece soluções de pesagem robustas para aplicações industriais e de laboratório. Desde microbalanças compatíveis com o desenvolvimento de formulações até balanças de piso usadas em linhas de produção, nossos equipamentos apresentam a precisão e a conformidade exigidas pelos fabricantes de produtos farmacêuticos. A integração com sistemas de software também ajuda a garantir rastreabilidade total e minimiza erros de uma documentação manual.
A síntese de peptídeos em fase sólida (SPPS) continua sendo o padrão de excelência para a produção de peptídeos pequenos a médios, incluindo APIs terapêuticos como análogos de GLP-1 ou calcitonina. No entanto, os fluxos de trabalho da SPPS podem ser complexos, envolvendo:
A compreensão do progresso das reações de ligação de peptídeos é fundamental. As ferramentas de espectroscopia Raman e FTIR in-situ da METTLER TOLEDO fornecem informações em tempo real sobre cada etapa da síntese, permitindo que os cientistas monitorem as reações de desproteção e ligação, identifiquem reações incompletas antecipadamente e reduzam o uso excessivo de reagentes caros.
O controle preciso da temperatura, da agitação e da adição de reagentes em diferentes etapas sintéticas usando Reatores Automatizados como EasyMax™ e OptiMax™ ajuda a otimizar as condições de reação, o desenvolvimento de um aumento de escala seguro de miligramas para quilogramas e a obtenção de alta reprodutibilidade para transferência de tecnologia.
O controle do pH é fundamental para a clivagem e purificação de peptídeos. A METTLER TOLEDO oferece sensores da série InPro que são adaptados para uso em solventes agressivos, garantindo robustez e conformidade regulatória durante a clivagem ácida ou etapas de lavagem básica.
Muitos peptídeos, especialmente interferons, enzimas ou peptídeos de fusão, são produzidos usando tecnologias recombinantes em sistemas microbianos ou de mamíferos. Esses processos exigem controle ambiental rigoroso e monitoramento em tempo real para manter a viabilidade celular, a formulação de proteínas e a qualidade do produto.
O pH, o oxigênio dissolvido (OD), o CO₂ e a condutividade devem ser controlados com precisão durante a fermentação. Os sensores ISM da METTLER TOLEDO fornecem medições confiáveis em tempo real, diagnósticos preditivos, gerenciamento do ciclo de vida útil do sensor e integração com estratégias TAP (Tecnologia Analítica de Processo).
Uma vez sintetizados ou expressos, os peptídeos passam por várias etapas de preparação, purificação e formulação do tampão antes de atingir sua forma final do medicamento. HPLC de fase reversa, ultrafiltração e liofilização são técnicas comuns usadas para alcançar a pureza e a estabilidade necessárias para o uso terapêutico.
A preparação precisa de tampões, solventes e excipientes é fundamental nesta fase. Concentrações inconsistentes ou desvios de pH podem reduzir a recuperação ou comprometer a estabilidade do produto. Seja durante a preparação da ultrafiltração, a mistura da formulação final ou a otimização da liofilização, a precisão e a reprodutibilidade não são negociáveis.
A filtragem de fluxo normal e a filtragem de fluxo tangencial desempenham papéis vitais no bioprocessamento a jusante, com a filtragem de fluxo normal usada principalmente para preparar grandes volumes de tampão e a filtragem de fluxo tangencial empregada principalmente para etapas de clarificação. O monitoramento em linha de pH, condutividade, temperatura e absorbância de UV permite o controle em tempo real do bioprocesso, garantindo condições ideais que mantêm a qualidade e a consistência do produto. Essa medição contínua permite a identificação rápida de quaisquer desvios, facilitando ajustes oportunos que aumentam a eficiência do processo, aumentam o rendimento e mantêm a pureza do produto durante todo o processamento a jusante.
Equipamentos de pesagem, medidores de pH e espectrofotômetros UV/Vis integrados em ambientes de laboratório ou produção permitem execução downstream confiável e controle de qualidade na fabricação de peptídeos. É importante ressaltar que, quando os dados gerados são coletados e gerenciados centralmente, eles fortalecem a rastreabilidade e suportam a documentação regulatória.
Além disso, a análise de umidade de alta precisão e a determinação do teor de água por titulação KF suportam a formulação final e os testes de estabilidade, essenciais em produtos peptídicos liofilizados. Seja durante o desenvolvimento ou controle de qualidade comercial, as soluções de software de laboratório garantem dados analíticos consistentes para conformidade regulatória e qualidade do produto.
Desde a pesagem inicial de aminoácidos até a inspeção final do frasco, cada etapa da jornada de produção de peptídeos exige precisão. À medida que os produtos se aproximam da liberação, os sistemas automatizados de inspeção de produtos servem como uma proteção essencial antes que os produtos saiam das instalações. Em terapias peptídicas, isso inclui:
Detecção de contaminação física: inspeção por raio X, detecção de metais ou ambas para identificar e remover produtos fisicamente contaminados antes de entrar no mercado.
Controle do nível de enchimento: controle de Peso, inspeção visual e inspeção por raio X monitoram, medem e regulam os níveis de enchimento para atender às rigorosas especificações de dosagem e regulamentação.
Verificações de qualidade e integridade: controle de peso, inspeção visual e inspeção por raio X realizam verificações de integridade para ajudar a garantir que as embalagens farmacêuticas atendam às regulamentações e entreguem produtos seguros e completos aos consumidores.
Inspeção de qualidade de etiquetas: inspeção visual para controle de qualidade de etiquetas para detectar defeitos relacionados a etiquetas e mitigar o risco de recalls de produtos.
As soluções de Inspeção de Produtos da METTLER TOLEDO são projetadas para ambientes farmacêuticos de alta eficiência, oferecendo:
Sistemas compatíveis com GMP que se integram facilmente às linhas existentes.
Verificação de desempenho rastreável para fins de auditoria.
Suporte durante o processo de especificação e qualificação, desde a avaliação da aplicação correta, seleção de equipamentos adequados para testes de produtos e instalação profissional até pacotes de Qualificação de Equipamentos (EQpack) dedicados para processos de validação eficientes.
Esses sistemas não apenas protegem a qualidade do produto, mas também fortalecem a integridade da marca e dão suporte à conformidade regulatória com agências como FDA, EMA e autoridades globais de saúde.
A METTLER TOLEDO oferece uma linha de instrumentos, software e uma rede global de serviços para ajudar a enfrentar os principais desafios na produção de peptídeos terapêuticos, de processos bioquímicos e biológicos, para simplificar e dinamizar fluxos de trabalho complexos, reduzir a variabilidade e oferecer suporte a tomada de decisões orientadas por dados em todos os estágios de desenvolvimento e produção. Isso ajuda a obter rendimentos mais altos, desperdício reduzido, aumento de escala mais rápido e conformidade mais confiável, tornando a produção de peptídeos terapêuticos de alto custo mais sustentável e o acesso ao paciente mais viável.
| Aplicação ou parâmetro | O que deve ser medido? | Por que é medido? | Solução METTLER TOLEDO | Modo de medição | |
| Manuseio de líquidos | Volume de líquido transferido | Para garantir precisão e reprodutibilidade na dispensação de reagentes e transferência de amostras | Pipetas de deslocamento positivo Rainin Pos-D™ | Offline Atline | |
Concentração e pureza | Absorbância ou transmitância | Determinar a concentração e a pureza dos peptídeos na produção química (monitoramento da síntese e pureza) e biológica (estágio de purificação) | Offline | ||
Inline | |||||
Contagem de células, biomassa, morfologia e viabilidade | Contagem de células e viabilidade | Relevante na produção biológica para monitorar a saúde e a biomassa da cultura microbiana, garantindo condições ideais para a expressão | Atline | ||
Biomassa e morfologia | Em linha (SIP ou CIP) | ||||
Caracterização de parâmetros celulares e bioquímicos | Absorbância ou transmitância | Usado principalmente em sistemas biológicos para avaliar a atividade metabólica, expressão de proteínas e toxicidade | Offline | ||
Inline | |||||
ph | ph | Crítico para o crescimento de células microbianas e função enzimática ideal durante a fermentação na produção biológica. O pH também deve ser cuidadosamente monitorado e otimizado para garantir reações de acoplamento eficientes para síntese química | Medidor de pH e | Atline Inline | |
Teor de umidade residual | Determinação do teor de água | A umidade residual deve ser rigidamente controlada para garantir estabilidade e vida útil, especialmente pós-liofilização | Offline | ||
Oxigênio dissolvido | Nível de oxigênio dissolvido | Garante oxigênio suficiente para a respiração microbiana durante a fermentação na produção biológica. Além disso, ajuda a mitigar os níveis perigosos de oxigênio em contato com fases gasosas combustíveis e solventes orgânicos. Também garante a mitigação de oxigênio através da cobertura de nitrogênio no preenchimento e acabamento | Inline | ||
Condutividade | Condutividade | Ajuda a avaliar a composição do meio e a força iônica junto com a dissolução, relevante tanto em meios biológicos quanto em tampões de síntese química | Inline | ||
Acumulação de CO2 | Nível de CO2 dissolvido | Monitora o acúmulo de CO2 durante a fermentação biológica, orientando as estratégias de aeração e alimentação | Inline | ||
Turbidez | Turbidez (NTU) ou turbidez baseada em imagem | Fornece informações sobre a expansão da cultura microbiana e a potencial contaminação em sistemas biológicos | Sensor de turbidez EasyViewerTM | Inline | |
Densidade óptica | OD 600 | Usado na produção biológica para rastrear a fase de crescimento microbiano e os níveis de expressão. Crucial para determinar os tempos ideais para indução e colheita | Offline | ||
Glicose | Determinação enzimática com UV/Vis | Monitora os níveis de nutrientes (por exemplo, glicose) na fermentação biológica para otimizar o crescimento celular e o rendimento de peptídeos | Offline | ||
Absorbância ou transmitância | Inline | ||||
Peso | Missa | Preparação de amostras exatas e precisas | Offline | ||
Peso | Missa | Controle Estatístico de Qualidade (SQC) para garantir a conformidade precisa do envase, peso e processo | Offline | ||
Peso ou volume | Missa | Garante a adição precisa de componentes durante a síntese química (reagentes) e a preparação de meios biológicos | Atline Inline | ||
Peso ou volume | Missa | Garantir a adição precisa de solução alcalina para controle de pH do bioprocesso Garanta a adição precisa de ração em batelada alimentada e cultura contínua Monitoramento preciso da remoção de mídia em cultura contínua Monitoramento preciso do volume do biorreator para evitar transbordamento Preenchimento e acabamento precisos | Controladores e transmissores de pesagem Balanças de bancada de alta precisão Balanças de piso higiênicas de perfil ultrabaixo | Inline | |
Temperatura | Temperatura | Mantém as temperaturas ideais de reação ou fermentação, críticas tanto para a síntese quanto para a expressão microbiana | Sensor de temperatura de uso único-PendoTech | ||
Pressão | Pressão | Controla o fluxo de fluido e a pressão de reação em reatores usados tanto na síntese quanto no bioprocessamento | Inline | ||
Otimização e escalonamento de processos | Bioquímico | Reator de síntese | Para controlar e otimizar todos os parâmetros críticos do processo, reduza a variabilidade | ||
Modelagem de processos | Para modelar a cinética de reação, isolamento do produto e muito mais para permitir um aumento de escala robusto | ||||
Otimização de precipitação | Para avaliar o tamanho das partículas e controlar a temperatura | ||||
Amostragem de reação | Para avaliar o progresso da reação e permitir otimizações | ||||
Monitoramento do sistema | Monitoramento do sistema | Monitoramento do sistema | |||
Desenvolvimento de processos | Integrar o espaço de projeto e os parâmetros do reator com informações PAT para projeto de processo escalável | ||||
Análise de reação | Avaliar a dinâmica de reação em tempo real para otimização de processos | ||||
Biológico | Colheita ou tamanho de partícula ou precipitação | Avaliar o progresso e a conclusão das reações | |||
Modelagem de processos | Para modelar a cinética de reação, isolamento do produto e muito mais para permitir um aumento de escala robusto | ||||
Inspeção de qualidade do produto | Detecção de contaminação física, controle de nível de enchimento e peso, integridade da embalagem e verificações de integridade | Para oferecer suporte a um produto seguro e completo para o cliente final, evite recalls e litígios de produtos e obtenha conformidade vital de embalagem para os fabricantes | Detectores de metais farmacêuticos | ||
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