バイオ医薬品業界のダウンストリーム精製プロセス

バイオ医薬品のダウンストリーム精製プロセス（DSPとも呼ばれる）は、動物細胞や微生物細胞など天然資源からの医薬品原薬（DS）の回収と精製を指します。 バイオ医薬品のダウンストリーム精製プロセスは、mAbやタンパク質の回収・精製プロセスのほか、オリゴヌクレオチド、多糖類、各種ワクチンの製造に適用することができます。

通常、ダウンストリーム精製プロセスは、細胞の成長と増殖が完了した後だけではなく、医薬品原薬の合成やその他の生成物の形成が完了した後の一連の操作として定義されています。 ダウンストリーム精製プロセスの目的は、それまでに合成された医薬品原薬やその他の生成物を複雑なバルクマトリックスから分離して精製し、濃縮することです。

ダウンストリーム精製プロセスには、医薬品原薬から医薬品（DP）への変化を目的とした合成反応が含まれることがあります。 さらに、ダウンストリーム精製プロセスに関する注意事項には、資源の管理や、複数の廃棄物流とバイオハザードの管理が含まれます。 ダウンストリーム精製プロセスの操作はラボ、試作、製造スケールで実行され、プロセスの最適化、スケールアップ、トラブルシューティングを重点的に行うプロセス分析技術（PAT）チームや製造科学技術（MSAT）チームが関わっています。 

生成物の特性と合成メソッドに応じて、一般的に、ダウンストリームプロセス（DSP）には以下のステップが組み合わされています。

• 回収とろ過
  回収は、生成物の収率と品質の維持を最適化しながら、バルク残屑から生成物を分離するための最初のステップです。
  
  
• 一次キャプチャー
  キャプチャーとは、不純物と副生成物の残留を最小限に抑えながら、希望の生成物を確実に取得することです。 基本的にすべてのバルク残屑が既に除去されているため、「回収」とは異なります。
  
  
• バッファ交換と濃縮
  限外ろ過（UF）では、希薄な生成物溶液を濃縮し、膜の孔径または分画分子量に基づいて溶液内の分子を分離します。 透析ろ過（DF）では、既存のバッファ内の生成物を次のプロセスで用いる新しいバッファまたは最終的な調合バッファ内に移します。 限外ろ過（UF）と透析ろ過（DF）は、いずれもバッファ交換のステップです。
  
  
• 精製（および汚染物質または不純物の除去）
  精製では、できる限り多くの生成物を保持しながら、連続した個々のメソッドで残留不純物を除去します。 目標は、収率が低下する可能性を最小限に抑えながら高い純度の生成物を得ることです。
  
  
• バイオコンジュゲーション（分子依存）
  バイオコンジュゲート分子とは、異なる治療効果を持つ複数の分子の機能を組み合わせることで有効性が向上するように設計された新しいクラスの、または新しい世代の生体分子です。 抗体医薬品コンジュゲート（ADC）は一般的なバイオコンジュゲートの1つで、抗体を生化学的に修飾し、これを別の医薬品有効成分（API）に共有結合させることで合成されます。
  
  
• 調合
  調合は、医薬品原薬（DS）を製剤化された医薬品（DP）に変えるプロセスです。 生成物は、調合によって、環境、溶媒、またはその他の物理的状態から臨床管理に適した形態に変わります。

• 細胞ろ過、中空糸膜: 生成物とプロセスの特性に応じて、通常、回収メソッドには細胞ろ過（図1）と中空糸膜フィルタ（図2）があります。 細胞ろ過では、混合物が膜細孔または別の界面に送り出され、液体懸濁液中の生成物から残屑が分離されます。 中空糸膜フィルタは、バイオマスの一部を中空糸膜に一時的に閉じ込めながら、上澄みに発現した医薬品原薬（DS）を除去するための連続バイオプロセス操作で使用されます。音響作用場流動分離は、現時点では主に開発環境で使用されているもう1つの新しい技術です。 さまざまな操作と設定により以下のような結果が得られます。
  • 細胞や粒子が分離しないように設定する（図3a）
  • 選択した細胞または粒子を供給流から新しい捕捉流に移動させ、この第2の粒子集団を除去または分離する（図3b）
  • 粒子全体を別の新しい流れに再配置したり、または流体を再割り当てしたりします。再循環します。 （図3c）
  • 流体力学的な相互作用により、粒子選択と流体交換の両方の変調された混合物が発生する可能性があります。 （図3d）

• 遠心分離: バイオプロセスで広く採用されているもう1つの分離メソッドです。ただし、総バイオマス量が多いか非常に多い、また最終的な生細胞密度が中程度になるといった傾向が一般的に高まっているため、遠心分離はボトルネックと見なされることが増え、連続バイオプロセスには実用的でないと考えられています。
  
  
• 酸/界面活性剤による溶解、有機相への吸着: 通常、溶解による生成物の分離によって、医薬品原薬や生成物に含まれる特徴的な構造を効果的に破壊し、あらゆる残屑やその他の不純物と医薬品原薬とを物理的に分離するといった基本的な目標を達成します。 酸または界面活性剤による溶解は、ほぼ細菌だけに使用されていますが、場合によっては酵母で使用されることもあります。 同様に、有機相への生成物の吸着と捕捉は、細菌発現系や細菌産生系での使用が最も一般的であり、場合によっては酵母系にも使用されます。
  
  
• 凝集と沈殿: これらは、分離の目標を達成するために活性粒子系を処理するメソッドです。 凝集は、一般的にろ過または遠心分離前の準備段階のメソッドとして使用します。 凝集を応用することで、高いろ過速度を確保し、上澄みから細胞物質を効率よく、かつコスト面でも効果的に分離できるようになります。 凝集剤除去メソッドと検証プロトコルが追加で必要になることがあります。 沈殿は、溶媒やイオン強度などのパラメータを変化させ、溶解度を下げることによって行う活性粒子の処理です。
  

粒度分布（PSD）は、フィルタ容量に関わる重要プロセスパラメータ（CPP）であることが知られており、濁度や圧力単独よりもきわめて大きな影響があります。 粒度分布（PSD）を時間で積分すると、フィルタ（の上のプローブ）への粒子の蓄積をマッピングし、不具合を予測することができます。 粒度分布はフィルタの下流で測定することもできます。この場合は、粒子の通過などのイベントを観察します。

捕捉の方法と戦略は、標的分子の特性によってわずかに異なります。 抗体は、プロテインAやプロテインGなど親和性樹脂に加えて他の選択的に設計されたメソッドで捕捉されます。 非抗体タンパク質やオリゴヌクレオチドは、多くの場合、イオン交換クロマトグラフィー（IEX）で捕捉します。 多糖類や複雑な構造のグリカンなどの生成物は、多くの場合、疎水性相互作用クロマトグラフィー（HIC）や逆相クロマトグラフィー（RPC）で捕捉します。

• アフィニティクロマトグラフィー（プロテインA/G）は、最初に行うクロマトグラフィーメソッドであり、通常はプロテインAまたはProAと呼ばれます。対象生成物（通常はmAb）を他の可溶性物質から分離、濃縮するために用いられます。これは、固有の結合相互作用（図a）によって目標タンパク質をカラムに可逆的に結合または保持しながら、他の成分はカラムから「溶出」させることにより行います（図b）。  一連の洗浄ステップの後に標的分子を選択的にカラムから溶出させます（図c）。 アフィニティクロマトグラフィーを使用する場合は、アフィニティカラムへの目標タンパク質の結合（カラム負荷）が強く、溶出できなくなるなどの懸念があります。 現在、最新の要件を満たすUVシステムの統合によってこのような多くの懸念に対応しています。ただし、このシステムには、in-situ FTIRなどのメソッドが持つ機能はありません。
  
  
• イオン交換クロマトグラフィー（IEX）は、対象生成物（タンパク質、オリゴヌクレオチド、その他）を他の可溶性物質から分離し、濃縮します。これは、固相物質との静電的相互作用の強度に基づいて標的分子をカラムに可逆的に結合または保持しながら、他の成分はカラムから「溶出」させることにより行います（図d）。  通常、イオン交換クロマトグラフィー（IEX）は精製メソッドに追加、あるいは精製の代替メソッドとして使用します。したがって、これはキャプチャーの用途に限定された方法ではありません。

限外ろ過（UF）はダウンストリームのバイオプロセスで、希薄な生成物溶液の濃縮に使用します。 限外ろ過（UF）は、膜の孔径または分画分子量に基づいて溶液内の分子を分離します。 透析ろ過（DF）は、生成物を希望のバッファに移動させる場合に最も頻繁に使用されます（溶出バッファから最終製剤バッファへなど）。

• 限外ろ過と透析ろ過（いずれもバッファ交換と呼ばれる）では、通常は供給流が膜の表面に垂直ではなく平行に流れるタンジェンシャルフローろ過（TFF）を使用します。 バッファ交換は、殆ど最適化されない高度な手動操作のまま行われています。 一般的に生成物濃度は、スタンドアローン型HPLCの検出器、または可変波長メソッドとしてUV分光法によって分析します。

バッファ交換のプロセスでは以下のような課題が発生します。

• 交換容量の正確な追跡
• 代表的でないサンプリングからの信頼できるプロセス予測
• オフライン分析による結果取得までの遅延やボトルネック
• 抽出サンプリングによる生成物の累積損失
• オフラインUV/HPLC測定用サンプルの調製で生じたエラーの連鎖
• in-situ IRとラマン分光測定では、オフライン分析に関わる遅延なしに高い精度と広いダイナミックレンジで複数の成分を同時に分析可能 

医薬品原薬（DS）の純度を上げるために複数のメソッドを順番に使用します。清澄化/抽出ステップから始まり、次に適切なキャプチャーメソッドと最初のバルク分離を行います。その後、中間段階と最終段階の精製を実施しますが、最終段階の精製にはポリシングクロマトグラフィー、ナノ/滅菌ろ過、晶析、ウイルスクリアランス試験が含まれます。

in-situ FTIR測定では、中間精製ステップでのバッファ、医薬品原薬、不純物などの分画成分を定量・特定するフィードバックを即座に提供することにより、オフライン分析に関連する遅延をなくし、ポリシングクロマトグラフィーのステップを改善しています。 この結果、リアルタイムでの分画カット、凝集またはフラグメントの識別、総濃度の確認が向上します。 ウイルスクリアランスでは、通常はウイルスの周囲環境を変化させることで、ウイルスを含んだ精製途中の医薬品懸濁液から、ウイルスを破壊、または不活化させます。 これらの重要プロセスパラメータ（CPP）の制御と改善は、生物物理センサが組み込まれた自動リアクタプラットフォームによって可能になります。 インラインプロセス分析技術（PAT）は、精製の後半で不純物を特性評価する場合に有効です。これは、後半では一般的に濃度が上がり、精製途中のマトリックス内で生成物を区別しやすいからです。 

バイオコンジュゲート分子とは、異なる治療効果を持つ複数の分子の機能を結合することで有効性を向上するように設計された新しいクラスの、または新しい世代の生体分子です。 バイオコンジュゲート化学では、プロセスの詳細な特性解析と最適化が必要です。 マイクロチューブ、ビーカー、高温プレート、マグネチックスターラー、ピペットなどの従来のツールでは、pH、温度、投与量、混合、その他のパラメータに関する再現性の要件をもはや満たすことはできません。

バイオコンジュゲーション化学は、官能基の還元、活性化、1次生物製剤へのAPIリンカーコンジュゲーション、全体を通じた任意の回数の洗浄または溶媒/バッファ交換ステップを含む十分に管理された一連のステップに依存しています（下の図を参照）。 バイオ医薬品の研究者は、パーソナル有機合成装置EasyMaxなど低分子研究開発で使用されている方法論を採用しています。 EasyMaxは、pH、導電率、酸化還元（Redox）、温度、撹拌、投与などの関連するプロセスパラメータを高い精度で制御し、実験データを正確に取得するための、包括的なアーキテクチャを提供します。 バイオコンジュゲーション化学の自動化により、データの統合、プロセスイベントの相関、実験の完全性、実験計画法（DoE）のスケールアップパラメータが提供されます。 

調合の目的は、生成物を、環境、溶媒、またはその他の物理的状態から人の臨床管理に受け入れられる形態に変えることです。 生成物は、吸入、注射、または経口投与など、最終製品を使用する方法に応じて処方されます。 製品および関連する添加剤の長期的安定性を評価して、測定された服用量と重要品質特性（CQA）が、プロセス、保管、出荷後に仕様の範囲内にあることを確認します。 無菌性のほか、不純物とエンドトキシンの除去を確認し、医薬品（DP）の劣化を防ぐことは、タンパク質治療薬の製造および長期保管中の安全性と有効性を維持するために不可欠です。

製剤化された医薬品には、タンパク質（特にmAb）、多糖類、ナノ粒子系、有機物、オリゴヌクレオチド、また多種のワクチンが含まれます。 特定のワクチンは、通常はアルミニウムベースの微粒子や有機エマルジョンなど、アジュバントとともに調合されます。 特にワクチンの調合とアジュバント合成は、自動パラレルリアクタワークステーション、ワークフローのデジタル化、および直交表実験のプロセス分析技術（PAT）の統合により大きなメリットが得られるワークフローです。 リアルタイムのPATを使用すると、開始点と終点の分析だけでなく、プロセス中に発生する状況について多くの情報を取得することができます。

• バイオプロセス開発中のボトルネックや不純物形成の原因となる可能性のある要因を特定する
• プロセス条件が生成物の濃度や収量に与える影響を把握する
• 従来の低効率の製造/分析技術から生じる不確かさと遅延を最小限に抑える
• 精製、クロマトグラフィー、バッファ交換、濃縮、調合などの特定の操作をモニタリングする
• データマイニング手法を使用して、さまざまなダウンストリーム精製プロセスにおけるステップの関係を完全に特性評価し、この有効な情報を使用して連続プロセスの性能を最適化する
• 統合されたQuality by Design（QbD）/プロセス分析技術（PAT）戦略を導入する

このガイドでは、研究者がプロセス分析技術（PAT）を使用して日々のワークフローを変革し、ダウンストリームプロセスを大幅に改善する方法について説明します。 次のトピックが含まれます。

• タンパク質濃度のモニタリング
• バッファ交換プロセスの最適化
• ワクチンアジュバントの組成、分布、モルホロジー
• ウイルス不活化の自動化
• バイオコンジュゲーションのプロセス開発

バイオ医薬品業界は、より優れたプロセスの洞察を実現し、連続処理メソッドを適用し、包括的なデータ取得と電子データ管理を可能にすることで、多くのプロセス情報を取得しています。 パーソナル有機合成装置、in-situ分光分析装置、粒子特性評価ツール、高度な解析ソフトウェア、プロセス分析技術（PAT）によって、ダウンストリームの操作の最適化を高い精度で管理し、包括的に理解することができます。

• 回収とろ過:  ParticleTrack（FBRM）は、フィルタに出入りする細胞ブロスの粒子の蓄積と粒度分布を測定し、容量の相関関係やフィードバック管理を提供することでプロセスの中断を最小限に抑えることができます。 EasyViewerは画像解析を行い、粒子の蓄積、粒度分布、モルホロジーをプロセスの時間分解インライン画像から抽出します。 EasyViewerをフィルタの上下に配置することで、容量の相関関係やフィードバック管理が得られますが、根本原因分析、特性評価、モルホロジーに適用すると、最も高い価値を発揮します。
  
  
• 一次キャプチャー: ReactIRのサンプリング速度とLoDは、一次捕捉時のクロマトグラフィーに有効です。複数の成分を定量的に区別しながら、高速イベント内で複数の測定ポイントを記録します。 可変フィード入力に加えて、樹脂の品質や寿命性能をモニタリングします。 溶出成分を特定してフィンガープリントを作成し、分析結果の受信遅延を排除して、データに基づく意思決定をリアルタイムで行います。
  
  
• バッファ交換と濃縮: ReactIR は複数の添加剤と医薬品原薬（DS）種をリアルタイムで同時に捕捉して定量します。 バッファの使用量を制御し、膜の有効性をモニタリングし、ダイア容量の近似値ではなくin-situ濃度を直接使用し、濃度の正確さを± 5%から± 2%まで向上し、分析の遅延をなくします。 EasyMax自動リアクタは、実験データの取得と構造化、すべての重要プロセスパラメータ（CPP）の正確な管理、またpH、導電率、酸化還元、溶存酸素（DO）などの生物物理センサの統合によってプロセス開発を最大で80%加速します。
  
  
• 精製: ReactIRはポリシングクロマトグラフィーのサポートに適しています。 緩衝液、原薬（DS）、不純物などの分画成分を定量、特定します。 分画カット、凝集またはフラグメントの識別、リアルタイムの総濃度の確認が向上し、オフラインの分析結果を受け取るまでの遅延がなくなります。  EasyMaxをウイルス不活化に適用すると、混合条件、温度管理、投与戦略と速度など、DoEスペースをすばやく評価することができます。 pHによる脱アミド化や変性が品質に与える影響を緩和します。 pH、導電率、酸化還元、溶存酸素などの生物物理センサの統合によりプロセス開発を加速します。 ParticleTrack（FBRM）および EasyViewerを使用すると、プロセスパラメータが晶析に与える影響を確認し、プロセスをすばやく最適化することができます。
  
  
• バイオコンジュゲーション（分子依存）: パーソナル有機合成装置 EasyMaxによって、混合条件、温度管理、試薬添加の方法と速度など、DoEスペースのすばやい評価とCPPの微調整が可能になります。 オフラインの手動メソッドと重要なプロセスパラメータの不十分な管理による実験のばらつきを排除します。 ReactIRとReactRamanは反応機構に関する詳細な情報をリアルタイムで提供するため、オフライン分析による遅延やサンプリングの不確かさが排除されます。
  
  
• 調合:  EasyMaxはすべての重要プロセスパラメータを管理し、ReactIR、ReactRaman、ParticleTrack、EasyViewer、また多くの生物物理センサを統合します。 医薬品原体と医薬品の安定性、最終濃度、アジュバントの合成、重合、カプセル化、吸着、その他の微粒子イベントを特性評価します。

パーソナル有機合成装置EasyMaxは、ダウンストリーム精製プロセス（DSP）のメソッドの設計と実行に関わる基本的なパラメータを最適化するためのすべての機能を備えたワークステーションです。 完全に自動化されたこのシステムによって、主要なバイオプロセシング変数を正確に制御できます。

• 試薬と原料の特定、試薬添加、温度、混合、pH測定、滴定など、すべての重要なプロセスパラメータ（CPP）を制御します。
  
  
• フーリエ変換赤外分光分析計（FTIR）ReactIR、ラマン分光光度計ReactRaman、リアルタイム粒度分布測定装置ParticleTrack、プローブ型粒子画像解析装置EasyViewer、自動サンプリング装置EasySamplerなどのin-situ分析メソッドと簡単に統合することができます。 実験を無人で実施できます。オフライン分析が必要な場合は、インテリジェントな自動サンプリングを行います。
  
  
• iC 解析ソフトウェアを使用すれば、すべての実験と周辺機器の操作を自動的に実行し、管理するだけではなく、すべてのデータを取得し、記録することができます。

フーリエ変換赤外分光分析計（FTIR）ReactIRは、中赤外分光測定を使用して、容器中またはフロープロセス中の水溶性/有機溶媒可溶性成分をin-situとリアルタイムで測定します。 ReactIRの測定は、懸濁固形物、気泡、細胞集団の影響を受けません。

• 複数の生成物の品質属性をin-situでモニタリングします。 サンプリングに関連する遅延をなくします。
  
  
• プロセスのステップが製品の歩留まりとプロセス効率に与える影響を定量化します。
  
  
• リアルタイムの意思決定と制御のための有効なデータ分析を提供します。
  
  
• データが豊富な実験とデジタル化を通じてICH規制ガイドラインをサポートします。
  
  
• 研究開発から製造へのスケールアップを支援します。
  
  
• 数ミリリットルから数千リットルまでの体積で1000ppmという低い分析対象物濃度を測定します。 

粒子画像分析装置ParticleTrack とEasyViewer によって以下のことが可能になります。

• 研究者の代わりに実験条件の変化に応じて粒子と粒子構造の連続モニタリングを行います。
  
  
• サンプルを除去することなく、生物学的システムのバッチ成長をリアルタイムで追跡します。
  
  
• ろ過などの操作、または操作から逃れるパーティクルシステムの状況を特性評価します。
  
  
• アジュバントの合成、抗原-アジュバントの吸着、安定性などの粒子のメカニズムを観察します。 

収束ビーム反射測定法 （FBRM）技術に基づくParticleTrackはプローブ型 粒子分析装置です。さまざまな容器に直接挿入することができ、容器に直接挿入して、変化する粒子サイズとカウントをリアルタイムで追跡します。  コード長分布測定を使用して粒度分布（PSD）を取得します。 

プローブ型粒子画像解析装置EasyViewer は、容器に直接挿入して粒子の画像を捉えます。 EasyViewerは画像解析を行い、プロセスの時間分解インライン画像から粒子の蓄積、粒度分布、および形態を抽出し、母集団を時間の経過とともに傾向分析することができます。 

Gregory Dutra, Daniel Komuczki, Alois Jungbauer, Peter Satzer, “Continuous capture of recombinant antibodies by ZnCl₂ precipitation without polyethylene glycol”, Engineering in Life Sciences (2020), 20, 265–274.

著者らは、沈殿ベースの方法でモノクローナル抗体を捕捉および精製するために、2価の陽イオン、特にZnCl₂を使用していることを報告しています。  2価カチオンの架橋性とPEGの除去により、上澄みからの粘度と再可溶化希釈係数は非常に低くなっています。

パーソナル有機合成装置EasyMaxを使用してZnCl₂の濃度を一定に維持し、pHを変化させることで、著者らはpHが収率に与える影響を定量化しました。 リアルタイム粒度分布測定装置ParticleTrack FBRMプローブを使用して沈殿をモニタリングし、タンパク質クラスタの粒度分布をさまざまなpHで測定しました。  沈殿に最適なpHは約pH 6または7であり、沈殿クラスタのサイズにpHが大きな影響を与えることが確認されました。またクラスタのサイズが大きい時に優れた収率になるという関係が確認されました。 また、FBRMインラインモニタリングを使用することで、沈殿プロセス中に実際の濃度のオフライン測定を行わなくても最終的な収率を予測できると述べています。

Carmen Mei, Sasmit Deshmukh, James Cronin, Shuxin Cong, Daniel Chapman, Nicole Lazaris, Liliana Sampaleanu, Ulrich Schacht, Katherine Drolet-Vives, Moriam Ore, Sylvie Morin, Bruce Carpick, Matthew Balmer, Marina Kirkitadze, ”Aluminum Phosphate Vaccine Adjuvant: Analysis of Composition and Size Using offline and In-Line Tools”, Computational and Structural Biotechnology Journal (2019), 17, 1184-1194.

この研究で著者らは、抗原とアジュバント間の相互作用はワクチンの免疫原性に重要であるため、粒径や化学組成など、アジュバント（ここではAlPO₄）の物理化学特性を調べました。 フーリエ変換赤外法（FTIR）やラマン分光法、X線光電子分光法（XPS）、レーザー回折などのオフライン技術と、insitu FTIR-ATR分光計（ReactIR）、ラマン分光分析計（ReactRaman）FBRM技術（収束ビーム反射測定法）採用リアルタイム粒子解析装置ParticleTrackなどのインライン法を使用しました。インライン測定に関しては、リン酸アルミニウムと吸着タンパク質の粒度分布をFBRMで調べ、リン酸アルミニウムの組成分析をin-situATRプローブを使用して行いました。

著者らは、アジュバント製造のさまざまな段階で、インラインPATにより粒径と化学組成を効果的にモニタリングできると結論づけています。  同様のアプローチを使用してロット間の一貫性も評価できます。 インラインPATを使用すると、リアルタイムの製品リリース試験などの高度な製造戦略をサポートできることを説明しています。

バイオテクノロジー/バイオ医薬品業界のダウンストリームプロセスに関する最近の論文をいくつか紹介します。

• Gregory Dutra, Daniel Komuczki, Alois Jungbauer, Peter Satzer, “Continuous capture of recombinant antibodies by ZnCl2 precipitation without polyethylene glycol”, Engineering in Life Sciences (2020), 20, 265–274.
  
• Dhanuka P. Wasalathanthri, Matthew S. Rehmann, Yuanli Song, Yan Gu, Luo Mi, Chun Shao, Letha Chemmalil, Jongchan Lee, Sanchayita Ghose, Michael C. Borys, Julia Ding, Zheng Jian Li, "Technology outlook for real‐time quality attribute and process parameter monitoring in biopharmaceutical development—A review", Biotechnology and Bioengineering (2020), 177(10), 3182-3198.
• Carmen Mei, Sasmit Deshmukh, James Cronin, Shuxin Cong, Daniel Chapman, Nicole Lazaris, Liliana Sampaleanu, Ulrich Schacht, Katherine Drolet-Vives, Moriam Ore, Sylvie Morin, Bruce Carpick, Matthew Balmer, Marina Kirkitadze, "Aluminum Phosphate Vaccine Adjuvant: Analysis of Composition and Size Using Off-line and In-Line Tools”, Computational and Structural Biotechnology Journal (2019), 17, 1184-1194.
• Julian Kager, Vladimir Berezhinskiy , Robert Zimmerleiter, Markus Brandstetter, Christoph Herwig, “Extension of a Particle Filter for Bioprocess State Estimation using Invasive and Non-Invasive IR Measurements”, Computer Aided Chemical Engineering (2019), 46, 1417-1422.
• Matthias Brunner, Philipp Brosig, Monika Losing, Marco Kunzelmann, Amandine Calvet, Fabian Stiefel, Jan Bechmann, Andreas Unsoeld, Jochen Schaub, “Towards robust cell culture processes—Unraveling the impact of media preparation by spectroscopic online monitoring”, Engineering in Life Sciences (2019), 19, 666-680.
• Marine Deshors, Olivier Guais, Virginie Neugnot-Roux, Xavier Cameleyre, Luc Fillaudeau, Jean Marie Francois, "Combined in situ Physical and ex-situ Biochemical Approaches to Investigate in vitro Deconstruction of Destarched Wheat Bran by Enzymes Cocktail Used in Animal Nutrition”, Frontiers in Bioengineering and Biotechnology (2019), 7(158).
• Steffen Großhans, Matthias Rüdt, Adrian Sanden, Nina Brestrich, Josefine Morgenstern, Stefan Heissler, Jürgen Hubbuch, “In-line Fourier-transform infrared spectroscopy as a versatile process analytical technology for preparative protein chromatography", Journal of Chromatography A, (2018), 1547, 37-44.
• Anja Lemoinea, Frank Delvigneb, Anika Bockischa, Peter Neubauera, Stefan Junne, “Tools for the determination of population heterogeneity caused by inhomogeneous cultivation conditions”, Journal of Biotechnology (2017), 251, 84-93.
• Anouk Dirksen, Keith A. Davis, Joe T. Collins, Keshab Bhattacharya, Jari I. Finneman, Erin L. Pepin, Jeffrey S. Ryczek, William B. Wellborn, Ratish Mangalathillam, Brad P. Evans, Mark J. Pozzo, Rory F. Finn, “Process development of a FGF21 protein–antibody conjugate”, Peptide Science (2017), 110:e23042.
• Cosima Koch, Andreas E. Posch, Christoph Herwig, Bernhard Lendl, “Comparison of Fiber Optic and Conduit Attenuated Total Reflection (ATR) Fourier Transform Infrared (FT-IR) Setup for In-Line Fermentation Monitoring”, Applied Spectroscopy (2016), 70(12), 1965-1973.
• Andrew Salazar, Julia Bleifuß, Anke Simon, Sabrina Schüßler, Michael Keusgen, Nikolai Stankiewicz, Jörg von Hagen, “Compaction of chemically defined cell culture media increases its dissolution rate through an increase of solvent accessible surface area”, Powder Technology (2016), 301, 110-117.
• Patricio Lopez-Exposito, Angeles Blanco Suarez, Carlos Negro, “Estimation of Chlamydomonas reinhardtii biomass concentration from chord length distribution data”, Journal of Applied Phycology (2016), 28, 2315–2322.
• Christian Sieblist, Marco Jenzsch, Michael Pohlscheidt, “Equipment characterization to mitigate risks during transfers of cell culture manufacturing processes”, Cytotechnology (2016), 68(4), 1381–1401.
• Cosima Koch, Markus Brandstetter, Patrick Wechselberger, Bettina Lorantfy, Maria Reyes Plata, Stefan Radel, Christoph Herwig, Bernhard Lendl, “Ultrasound-Enhanced Attenuated Total Reflection Mid-Infrared Spectroscopy In-Line Probe: Acquisition of Cell Spectra in a Bioreactor”, Analytical Chemistry (2015), 87, 2314−2320.
• Janosch Fagaschewski, Daniel Sellin, Charles Wiedenhöfer, Sven Bohne, Hoc K. Trieu, Lutz Hilterhaus, “Spatially resolved in situ determination of reaction progress using microfluidic systems and FT-IR spectroscopy as a tool for biocatalytic process development”, Bioprocess Biosystems Engineering (2015), 38, 1399–1405.
• Huiquan Wu, Erik Read, Maury White, Brittany Chavez, Kurt Brorson, Cyrus Agarabi, Mansoor Khan, “Real time monitoring of bioreactor mAb IgG3 cell culture process dynamics via Fourier transform infrared spectroscopy: Implications for enabling cell culture process analytical technology”. Frontiers of Chemical Science and Engineering (2015), 9, 386–406.
• Cosima Koch, Andreas Posch, Héctor Goicoechea, Christoph Herwig, Bernhard Lendl, “Multi-analyte quantification in bioprocesses by Fourier-transform-infrared spectroscopy by partial least squares regression and multivariate curve resolution”, Analytica Chimica Acta (2014), 807, 103-110.
• Cornelia Walther, Sabrina Mayer, Alois Jungbauer, Astrid Dürauer, “Getting ready for PAT: Scale up and inline monitoring of protein refolding of Npro fusion proteins”, Process Biochemistry (2014), 49(7), 1113-1121.
• Anne Tscheliessnig, Peter Satzer, Nikolaus Hammerschmidt, Henk Schulz, Bernhard Helk, Alois Jungbauer, “Ethanol precipitation for purification of recombinant antibodies”, Journal of Biotechnology (2014), 188, 17-28.
• Patrick Sagmeister , Magdalena Kment , Andrea Meitz , Timo Langemann, Christoph Herwig, “Soft-sensor assisted dynamic investigation of mixed feed bioprocesses”, Process Biochemistry (2013), 48(12), 1839-1847.
• Patrick Sagmeister, Timo Langemann, Patrick Wechselberger, Andrea Meitz, Christoph Herwig, “A dynamic method for the investigation of induced state metabolic capacities as a function of temperature”, Microbial Cell Factories (2013), 12, 94.
• John Dahlbacka , Kristiina Kiviharju, Tero Eerikäinen, Kaj Fagervik, “Monitoring of Streptomyces peucetius cultivations using FTIR/ATR spectroscopy and quantitative models based on library type data”, Biotechnology Letters (2013), 35, 337–343.
• John Dahlbacka, Jan Weegar, Niklas von Weymarn, Kaj Fagervik, “On-line measurement of the substrate concentrations in Pichia pastoris fermentations using FT-IR/ATR”. Biotechnology Letters (2012), 34, 1009–1017.
• Daniel Landgrebe, Claas Haake, Tim Höpfner, Sascha Beutel, Bernd Hitzmann, Thomas Scheper, Martin Rhiel, Kenneth F. Reardon, “On-line infrared spectroscopy for bioprocess monitoring”, Applied Microbiology and Biotechnology (2010), 88, 11–22.
• Michal Dabros, Moira Monika Schuler, Ian W. Marison, “Simple control of specific growth rate in biotechnological fed-batch processes based on enhanced online measurements of biomass”, Bioprocess Biosystems Engineering (2010), 33(9), 1109-1118.
• Jakob J. Müller, Markus Neumann, Paul Scholl, Lutz Hilterhaus, Marrit Eckstein, Oliver Thum, Andreas Liese, “Online Monitoring of Biotransformations in High Viscous Multiphase Systems by Means of FT-IR and Chemometrics”, Analytical Chemistry (2010), 82(14), 6008–6014.