需求背景
在现代生物制药的世界里，活性药物成分（API）的制造就像烹饪大餐，上游工艺（USP）是食材准备阶段，下游工艺（DSP）就是大厨的烹饪过程。
先来看看上游工艺（USP）。我们精心挑选最好的“细胞种子”，进行细致的发酵培养。这些细胞会在适合的条件下快乐成长，生产出所需的生物分子。这就是我们的原料，之后就由下游工艺（DSP）来完成精彩的烹饪过程。
下游工艺（DSP）就像是位大厨，他要做的就是将上游工艺（USP）提供的原料进行精心的烹饪。细胞与溶液的分离就像是清理食材，去芜存菁。然后根据电荷、大小、疏水性或亲和力等特性，将所需的 API 从细胞中释放出来。这个过程就像是将各种食材巧妙地融合在一起，形成一道美味的大餐。
整个过程就像厨师需要关注菜品的味道一样，我们还需要密切监测副产物、细胞生长培养基的特性以及后续纯化和加工步骤中的产品质量。同时还要监测关键质量属性（CQAs）和关键工艺参数（CPPs），让每一个步骤都完美无瑕。
因为生物产物是如此复杂，我们不能仅仅依靠经验，还需要借助灵敏的分析工具（例如 UHPLC）来提供准确的数据，帮助我们精确控制每一个步骤，确保一切都恰到好处。
图 1. 生物药物 API 的下游工艺流程示意图。绿点为可能接入在线液相色谱位置
运行逻辑
在下游工艺中，我们巧妙地运用在线 LC 来“把关”，监测 mAb 纯化工艺中高分子量聚集体的百分比（%HMWs mAb 聚集体），确保经过 AEX 色谱精处理步骤的洗脱液的产品质量。我们采用了符合 GMP 要求的无菌 FPLC 解决方案，而配备 NovaSeptum 取样接头的 Agilent 1260 Infinity II Prime 在线液相色谱系统，就像一个守门员，紧紧盯着来自纯化系统的“出口”，完成以下动作：
· 每 4 分钟出手取样一次
· 在 3 分钟内完成分析
· 结果提交 PCS，做出决策
为了应对可能出现的“色谱柱故障”，我们还准备了一台额外的泵和柱切换阀，像替补队员一样随时待命。当色谱柱“体力不支”时，它们可以立即“替补上场”，确保生产流程的顺利进行。
图 2. 在线液相色谱系统工作原理示意图
每 4 分钟我们就能得到一份“体检报告”，上面清楚地显示了所需 mAb 的浓度和高分子量聚集体的百分比信息，用来轻松判断产品的质量是否符合预期。报告的关键信息通过 OPC UA 传递给上级过程控制系统 PCS（工艺流程控制的大脑），由 PCS 来决定整个纯化过程的节奏。4 分钟一次的结果还可以绘成趋势图，一图看清 HMW 聚集体的面积百分比变化过程（图 3）。
图 3. 在线液相监测软件中显示的结果概览。左上显示高分子量（HMW）聚集体面积百分比趋势图
结果剖析
在线监测的结果显示了以下的趋势：
mAb（主产物）的面积百分比（图 4A）从 20.48 min 开始从纯化系统中洗脱
HMW 聚集体在 28.41min 后被监测到，单体和聚集体的比例分别为 99.892% 和 0.108%
实际峰面积的趋势图（图 4B）显示，单体的主要洗脱时间为 24.44min 至 72.40min
在线液相色谱系统所生成的数据都可用于反馈循环。
图 4. 趋势图 A 显示所收集的馏分中 mAb 的面积百分比。趋势图 B 显示所抽取的馏分中主峰的峰面积
结语
在治疗性 mAb 下游工艺中增加的在线液相监测手段，能够及时提供纯化过程的关键数据，并实时反馈帮助决策，改善产品质量并确保工艺可靠。
除此之外，在线液相（液质）监测还可以扩展至上下游工艺的多个节点，支持不同监测项目，并和其他在线手段结合，提高对工艺的理解和控制。
展 望
工业 4.0 的转化和过渡正在国内全面展开，作为其中的一个行业子集，生物制药 4.0 也推进了智能工厂的发展，制造流程的自动化、数字化转型都离不开在线数据的支撑，在生物工艺流程中实施 PAT 工具（如在线液相色谱）是生物制药 4.0 和未来自主运行设施的关键推动因素之一。
图 5. 贯穿整个生物工艺工作流程的 LC&LCMS 监测
