分析方法几乎普遍用于 生物过程应用 ，例如 生物制药开发、 酶 或 氨基酸生产，以及必须持续监测和控制产品质量的其他应用。
传统上，科学家在每批结束时收集样品，再决定产品的 验收、拒收或再加工之前，先在远离过程的质量控制 （QC） 实验室中对其进行分析。
2004年，随着 FDA 于引入 过程分析技术 （PAT） 框架，过程分析工具不断发展。
生物过程行业正朝着应用过程分析来分析原材料和最终产品以及监测和控制生物过程的方向发展。
通过精确分析、监测和控制 来优化生物工艺操作，确保理想的细胞活力、氧气、二氧化碳和营养物质补料策略、纠正措施以及从工艺开发到全面生产规模的一致生产力。
梅特勒托利多过程分析和实验室仪器作为行业的领导者拥有60多年的经验，并深知可靠的仪器对于值得信赖的生物过程监测至关重要，从而最大限度地提高产量和生产率。
PAT 框架背后的理念是一个广为人知的流程可以带来预定义的最终产品质量，从而在最短的时间内以最少的运营成本减少监管问题并提高流程效率。
带有 PAT，质量被纳入工艺设计中，而不是在产品中进行测试。 这就是 PAT 为质量源于设计 （QbD） 战略打开大门的方式，为精益制造原则铺平了道路。
研究人员识别并解释可变性来源和过程管理可变性；科学家可以通过设计空间、关键过程参数 （CPP） 和生产条件精准的预测产品质量 。
当生命科学家使用分析方法开发生物制药或生产酶和氨基酸时，他们还必须确保对条件进行持续监测，以便产品满足严格的监管要求，使目标分子具备纯度、特性、安全性和效力等重要属性。
要了解 PAT 在生物技术中的重要性，首先必须了解现有的分析过程类型：
离线测量需要收集样品，然后将其带到实验室进行分析。
旁线测量位于过程的一侧，但不直接集成。必须主动取出样品并输送到分析方法。
在线分析使用放置在过程容器中的传感器进行原位测量。
在线传感器放置在过程的侧流上并 连续测量。
由于它们是 建立在旁路之上的，因此报告的测量与在线测量相比会有延迟。
在生物技术中，水是一种再生资源。
它被用作原料、 溶剂、成分、 试剂和清洁剂，并以各种“纯”形式生产。
水等级和水系统种类繁多，这意味着它们的生产正成为一个越来越专业化的过程，需要 高度可靠的仪器。
在线测量总有机碳 （TOC）、氧化还原电位 （ORP） 和电导率对于持续可靠的 水质保证至关重要。
培养基中含有精确数量的营养物质是细胞以最佳方式生长 和表达产物的先决条件 。
在开发培养基时，研究人员通常会测试氨基酸、葡萄糖和离子的多种组合，以及加入其他补充剂，如血清提取物、 组织提取物或水解物、生长因子、 激素、载体蛋白（如 白蛋白 和 转铁蛋白）、 脂质、金属、 维生素、 多胺和还原剂。
组合的可能几乎是无限的，不同的成分经常相互影响。
培养基的优化需要大量的精力、时间和成本。不能通过简单地随机尝试成分的任意组合来设计最佳生长培养基。
培养基优化和制备被视为简单的操作；然而， 温度、 混合时间和pH 值 等关键参数会显著影响培养基并可以维持细胞代谢的一致性和性能。
PAT 通常是开发稳健工艺所必需的。
使用 ReactIR 和 ReactRaman，您可以在培养基制备过程中在线量化 关键成分的浓度 ，并在溶解 过程中 以及 不同的 pH 值和 温度 条件下监测关键成分。
这些结果可以使用 HPLC 或 UV-Vis 光谱法离线验证。
通过 在线颗粒分析，您可以 监测干粉和介质溶解的颗粒数量和大小的变化速率和程度 ，而使用 EasyMax，您可以获得一个简单而强大的过程开发平台，您可以在其中 控制和 精确 记录过程参数的影响，例如 pH 值、 新介质上的剂量、 电导率、 氧化还原电位 （ORP） 或 溶解氧 。
pH 值是培养细胞最关键的参数之一，必须精确的控制以维持细胞生长。
InLab® Max Pro ISM pH 电极非常适合在制备和优化细胞培养和发酵培养基时测量 pH 值。
对于更大规模或在线监测， InPro pH 和 ORP 电极可确保在培养基制备过程中进行可靠且可重现的测量，而高范围 电导率探头 可证明成分完全溶解。在一次性平台中， InSUS 传感器同样可以提供可靠的在线监测。
以下是梅特勒托利多生产指南介绍了在生物制药商业化生产中分析和称重在上游和下游工艺中的关键参数方面的作用。
《生物制药生产指南》讨论了分析和称重的重要性：
影响生物过程的主要变量是温度、 pH 值、 溶解氧 （DO）、二氧化碳、 生物量、葡萄糖和乳酸以及其他代谢物。
这些变量中的每一个在生物反应器中都发挥着关键作用 ，可以优化基于细胞产生的大分子、聚合物、低聚物和小分子。
InPro 系列（可重复使用、可耐高温灭菌）和 InSUS 系列（一次性规格、可辐照灭菌）的在线传感器专为这些应用进行可靠和准确的测 而设计。
研究培养基营养成分谱的常见分析方法包括离线方法，例如色谱或 酶定量分析，而现在也有基于后一种技术的在线一次性葡萄糖和乳酸传感器。
然而，研究正在开发使用 拉曼光谱或其他 红外光谱技术（如 傅里叶变换红外 （FTIR） 光谱）在线测量葡萄糖和代谢物的方法。
这些传感器很有价值，因为它们可以连续使用，并且不会与分析物发生任何化学相互作用。
通过精确分析、监测和控制来优化生物工艺操作，确保最佳的细胞活度、一致的氧气和营养补料策略，以及从工艺开发到全面生产规模的一致生产率。
下游工艺（DSP） 最重要的目标是 回收最终产品 并将 杂质减少 到可接受并符合监管质量标准的水平。
如果可能，应在每个下游加工步骤或单元操作 后 ，至少在减少特定污染物的步骤之后监测杂质。
通过在下游加工的每个关键步骤应用在线监测，PAT 将对生物过程产生真正的影响，以 快速监测杂质，并在下一个加工步骤开始之前有时间调整相关 DSP 步骤。
商业规模的生物制药生产需要能够查看、理解关键工艺参数并 快速做出决策 。本指南介绍了分析和称重在了解上游和下游过程步骤中的这些参数方面的作用。
本指南讨论了 监测和了解生物过程（ 从工艺开发到全面生产）的正确工具如何帮助优化生产率，同时最大限度地缩短上市时间。
《生物制药生产指南》讨论了与以下方面相关的 分析和称重的重要性 ：