ParticleTrack avec technologie FBRM

Bonjour, je suis Dez O'Grady, l'un des experts en cristallisation de METTLER TOLEDO. Je voulais profiter de cette occasion pour vous donner une brève mise à jour sur notre initiative Take Control of Particles et présenter le concept d'une station de travail d'ingénierie des particules, qui peut aider à résoudre certains des principaux défis et problèmes liés à l'ingénierie des particules et à la cristallisation. La cristallisation, comme beaucoup d'entre vous le savent, est une opération unitaire qui permet d'isoler et de purifier un produit de manière très pratique. Obtenir dans le cristalliseur la bonne distribution de taille et de forme des cristaux peut aider à atténuer les problèmes potentiels qui surviennent en aval lors, par exemple, de la filtration, du séchage, du transport et de la formulation du produit. Parmi les défis que l'on rencontre à différentes étapes de ce processus, on peut citer une décomposition du produit sur un filtre, parce que la filtration prend peut-être trop de temps, par exemple en raison d'un excès de particules fines, ou encore des difficultés à transporter la matière à cause de problèmes d'écoulement liés à la forme des particules ; bien réussir l'opération dans le cristalliseur contribue donc réellement à optimiser les opérations en aval Certains des principaux défis associés à la cristallisation et à l'ingénierie des particules sont illustrés dans ces deux citations que j'ai extraites de deux très bons articles sur le sujet de la cristallisation. Ainsi, dans le premier article, qui est en fait une publication sur la cristallisation continue d'Eli Lilly, l'une des citations retenues pour ce projet qu'ils menaient indiquait que des tailles de particules supérieures à 200 microns pouvaient limiter l'absorption, donc la biodisponibilité. En substance, la cristallisation devait donc fournir des cristaux non agglomérés avec un faible rapport d'aspect et une taille inférieure à 200 microns. La petite taille des cristaux était donc importante pour garantir que le produit fonctionnerait bien. Si l'on regarde le deuxième article, sur un autre projet, il indique que dans la plupart des cas, toutefois, les particules fines ne sont pas souhaitables, car elles peuvent être très difficiles à manipuler dans les opérations en aval, notamment la filtration, le lavage et le séchage. Ce que cela résume et illustre bien ici, c'est qu'obtenir un produit efficace et disposer d'un procédé performant et efficient peuvent en réalité être des objectifs concurrents, ce qui rend la conception en ingénierie des particules assez difficile. Parmi les éléments à prendre en compte en matière d'ingénierie des particules, j'aime raisonner selon ce flux de travail dans lequel on a certains paramètres de procédé que, en tant que scientifique, on peut modifier ou tenter d'optimiser. Par exemple, le type de solvant utilisé, le régime de mélange employé, éventuellement le pH ou la vitesse d'ajout d'un anti-solvant, ou quelque chose d'aussi simple que la vitesse de refroidissement choisie. Et selon cette combinaison de différents choix, on peut obtenir différentes transformations se produisant pendant le processus de cristallisation : on peut par exemple favoriser la croissance plutôt que la nucléation ; si la vitesse de mélange est trop élevée, on peut avoir trop de fragmentation ; ou si le pH est, pour une raison quelconque, incorrect, on peut obtenir beaucoup d'agglomération. Les paramètres de procédé influencent donc ces transformations, puis, selon les transformations obtenues, on aboutit potentiellement à un résultat différent, à la fois en termes de produit obtenu, de taille et forme des particules, de pureté, de rendement, par exemple par exemple, mais aussi d'aptitude au procédé des particules générées. Seront-elles faciles à filtrer ? Couleront-elles bien ? Seront-elles faciles à formuler ? Ainsi, ce flux de travail est vraiment essentiel à considérer lors de la conception de particules : il faut prendre en compte les paramètres que l'on choisit, les transformations qui se produisent et le résultat final que l'on obtiendra. Traditionnellement, la manière de procéder consistait à prélever un échantillon hors ligne et à caractériser les particules à un instant précis après l'échantillonnage et la préparation. On peut voir ici un flux de travail typique autour du prélèvement d'un échantillon ; un très bon développement de méthode est nécessaire pour bien faire cela et s'assurer, par exemple, que l'on ne modifie pas les cristaux, mais en général on prélève un échantillon, on le filtre, on le sèche peut-être, on le prépare d'une certaine manière, puis on effectue l'analyse pour obtenir le résultat. C'est très important pour la conformité réglementaire ; c'est une méthode très courante pour démontrer la maîtrise du procédé, cela aide à définir les spécifications et peut également donner une bonne compréhension de ce qui se passe sous forme d'instantané à un moment précis. Il s'agit donc de l'approche de caractérisation des particules hors ligne. Cependant, si l'on revient à ce concept de flux de travail allant des paramètres aux transformations puis au résultat, l'échantillon hors ligne ne fournit réellement que des informations sur le résultat. Et ce que nous essayons de faire chez MATLAB Toledo est de fournir des outils pour l'ingénierie des particules qui donnent en réalité des informations sur les paramètres de procédé que vous devez optimiser, mais aussi sur les transformations qui se produisent, par exemple, dans un processus de cristallisation. Nous fournissons donc des informations. Concernant les paramètres de procédé, nous vous permettons de les contrôler et de les enregistrer, mais aussi de surveiller la phase solide, les particules elles-mêmes et la phase liquide dans un processus de cristallisation. Et la combinaison de ces informations peut fournir une compréhension du procédé vraiment utile, qui aide les scientifiques à obtenir, au final, le résultat dont ils ont besoin, ainsi qu'un produit de qualité et un procédé efficace. Notre objectif est donc vraiment de fournir. Ces outils d'ingénierie des particules, qui aident à contrôler et à enregistrer les paramètres de procédé, puis à fournir une analyse in situ en temps réel des phases solide et liquide dans un processus de cristallisation, par exemple. Très rapidement, voici à quoi pourrait ressembler cette combinaison de produits regroupée dans la boîte à outils ou dans une station de travail d'ingénierie des particules. Vous pouvez voir ici des images de microscopie en temps réel où nous observons effectivement un processus de cristallisation à partir de germes, qui croît et s'agglomère ; puis on voit une croissance dendritique, suivie d'une fragmentation et d'une nucléation secondaire : ce sont donc des mécanismes très complexes que nous visualisons et que nous pouvons également quantifier. Ces mécanismes sont quantifiés en suivant la taille des particules et leur nombre en temps réel à l'aide de l'instrument particle track, le tout étant combiné dans un seul ensemble avec les paramètres de procédé, en l'occurrence la température. On peut voir qu'en exemple, lorsque la température baisse, le nombre de particules augmente précisément au moment où se produit cet événement de nucléation secondaire. Il s'agit donc d'un très bref aperçu de la manière dont une boîte à outils ou une station de travail typique d'ingénierie des particules peut fonctionner. Et l'une des façons dont nous voyons cela est qu'il ne suffit pas de fournir les données ; ce que nous essayons vraiment de faire, c'est proposer une solution globale, qui comprend plusieurs éléments différents. Tout d'abord, ces outils doivent être des outils en libre-service que chaque scientifique peut utiliser avec succès. Nous essayons de concevoir nos réacteurs de manière à ce qu'ils soient adaptés à des échelles plus importantes, afin de faciliter un peu les décisions de passage à l'échelle. Nous disposons de puissants outils d'analyse de données avec notre logiciel IC. plateforme logicielle, ainsi que de solutions de gestion des données. L'une des choses qui se produit lorsque l'on met en œuvre cette approche est que l'on commence à générer davantage de données, et il est très important de pouvoir gérer ces données afin d'en extraire des informations utiles. Nous proposons donc également des solutions de gestion des données autour d'IC Data Center pour aider réellement à cela. Voilà donc la solution complète, regroupée, très facile à utiliser, des outils en libre-service, un logiciel simple et direct mais puissant. Alors, qu'est-ce que tout cela signifie au final ? Nous espérons qu'avec ces stations de travail d'ingénierie des particules, nos clients pourront vraiment se concentrer sur quatre aspects ; le premier est la capacité à concevoir de bonnes particules. Donc la conception des particules, c'est-à-dire pouvoir concevoir des particules présentant les attributs physiques souhaités, en particulier la taille et la forme appropriées. Le dépannage rapide est également important. Nous espérons donc permettre aux scientifiques d'obtenir des preuves qui identifient la cause profonde des problèmes ou des défaillances. Nous avons de bons exemples dans nos listes de citations, que je montrerai sur la diapositive suivante et finale, où nos outils sont effectivement utilisés pour documenter la compréhension du procédé et démontrer la maîtrise du procédé, ce qui est très utile pour l'acceptation réglementaire, puis enfin une fabrication prévisible, en utilisant les données générées au laboratoire combinées aux données pouvant être recueillies dans un laboratoire pilote, une usine pilote ou en fabrication, afin de garantir un passage à l'échelle en toute confiance et de bonnes capacités de fabrication lorsque vous atteignez enfin une échelle de production complète Très rapidement, j'aimerais simplement renvoyer les gens vers une liste de citations qui pourrait être intéressante à consulter ; il existe de nombreuses applications différentes de la station de travail d'ingénierie des particules tout au long du cycle de développement des processus de cristallisation. Nous en avons listé quelques-unes ici : surveillance de la sursaturation, observation du phénomène d'huile libre ou de la séparation de phase, passage à l'échelle, procédés continus, tout cela. Et cette liste de citations, ainsi qu'un grand nombre d'autres références, peut en réalité être peut-être trouvée sur le site web vers lequel je renvoie ici. Il s'agit de www.mt .com slash AC dash control particles. Si vous souhaitez en savoir plus sur ce que d'autres utilisateurs font dans l'industrie et dans le milieu académique avec cette station de travail d'ingénierie des particules, vous trouverez sur ce site environ 40 ou 50 références assez récentes que je pense être intéressantes à consulter. Merci.