مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

مطالعه و شبیه‌سازی بخش جداسازی فرایند تولید فعال‌کنندۀ پلاسمینوژن بافتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
سام برزگر 1
مجید حیاتی آشتیانی 2
1 کارشناس ارشد مهندسی شیمی، دانشکدۀ مهندسی، دانشگاه کاشان
2 استادیار مهندسی شیمی، دانشکدۀ مهندسی، دانشگاه کاشان
10.22034/ijche.2023.389481.1296
چکیده
فعال‌کنندۀ پلاسمینوژن بافتی، پروتئینی نوترکیب برای درمان است. فرایند اصلی تولید دارو دربردارندۀ قسمت­های رشد آزمایشگاهی، تخمیر و جداسازی است. این تحقیق به مطالعۀ قسمت جداسازی فرایند تولید شامل تجهیزاتی مانند سانتریفوژ، اولترافیلتر، میکروفیلتر، ستون کروماتوگرافی، ستون زهرآبه‌زدا، بطری‌پرکن، خشک‌کن انجمادی، مخازن اختلاط و عملیات واحدهای این بخش می­ پردازد. طراحی اصلاحی دربارۀ رفع تنگناهای فرایندی (رفع تنگنای زمان خشک‌کن انجمادی) و موازی‌سازی عملیات‌ها در هر بار تولید ناپیوسته 1/6 کیلوگرم محصول انجام پذیرفت و زمان کمینۀ تولید از 12 روز به 7 روز و 23 ساعت تنزل یافت. مخزن ذخیره‌ای در زمان خرابی خشک‌کن انجمادی به‌منظور جلوگیری از بسته‌شدن واحد تعبیه شد. تجزیه‌وتحلیل اقتصادی نشان می­ دهد که سهم هزینه­ های مستقیم شامل مواد مصرفی، سرویس جانبی و غیره در هر تولید ناپیوسته 61/73% و سهم هزینه‌های غیرمستقیم شامل آزمایشگاهی، بازاریابی، تحقیق و توسعه و غیره 38/27% است. آرژینین 97% کل هزینۀ مواد مصرفی را که حدود 247 هزار دلار است، شامل می­ شود. هزینۀ سرمایه‌گذاری، خرید و نصب تجهیزات و ملزومات مورد نیاز، حدود 39 میلیون دلار است. قسمت عمدۀ این هزینه صرف سامانۀ بطری‌پرکن و خشک‌کن انجمادی می‌شود.
کلیدواژه‌ها
مطالعۀ اقتصادی
جداسازی
طراحی فرایند
طراحی اصلاحی
فعال‌کنندۀ پلاسمینوژن بافتی

موضوعات

عنوان مقاله English

Studying and Simulating the Separation Process of the Production Unit of Tissue Plasminogen Activator

نویسندگان English

S. Barzegar 1
M. Hayati-Ashtiani 2
1 M. Sc. of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, Iran
2 Assistant Professor of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, Iran
چکیده English

Tissue plasminogen activator is a recombinant protein for treatment. The main industrial production process of this tissue plasminogen activator mainly includes laboratory growth, fermentation, and separation. This study examines the equipment used in separation process, namely centrifuge, ultrafilter, microfilter, chromatography column, ER column, bottler, freeze dryer and mixing tanks, and the unit operations of this section. Retrofitting such as process debottlenecking (time debottlenecking of freeze dryer) and parallelization of the operations for each batch (1.6 kg product) was carried out and the minimum production time was reduced from 12 to less than 7 days and 23 hours for each batch. A storage tank was also installed to prevent the unit shutdown during the freeze-drying failure. The economic analysis shows the share of the direct costs including raw materials, utilities, etc. is 61.73% per batch and the share of indirect costs including lab charges, marketing, research and development, etc. is 38.27%. Arginine includes 97% of the total $247,000 of raw materials costs. Costs of investment, purchase, equipment installation and essentials needed are estimated to be $39,000,000. This cost is mainly for bottling and freeze-dryer systems.

کلیدواژه‌ها English

Economic Analysis
Process Design
Retrofitting
Separation
Simulation
Tissue Plasminogen Activator
[1]        Bose, K. (2022). Textbook on Cloning, Expression and Purification of Recombinant Proteins. Springer, Singapore, 2.
[2]        Raji, F., & Rahbar Kelishami, R. (2020). A Review of DNA Purification Methods: Microfluidics Systems. Iranian Chemical Engineering Journal, 19: 55-80. 20.1001.1.17355400.1399.19.111.5.3
[3]        Khedr, E. M., Abdelwarith, A., Moussa, G., & Saber, M. (2023).Recombinant tissue plasminogen activator (rTPA) management for first onset acute ischemic stroke with covid -19 and non-covid -19 patients. Journal of Stroke and Cerebrovascular Disease, 32: 1–10. 10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2023.107031
[4]        Xu, Y., Chen, D., Liu, P., Hu, Y., Peng, S., Chen, S., Li, Y., Lin, W., Jiang, L., Yuan, C., & Huang, M. (2023).A triple fusion tissue-type plasminogen activator (TriF-ΔtPA) enhanced thrombolysis in carotid embolism-induced stroke model. International Journal of Pharmaceutics, 637: 122878. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2023.122878
[5]        Seider, W. D., Seader, J. D., Lewin, D. R., & Vidalgoo, S. (2016).Product and Process Design Principles: Synthesis, Analysis and Evaluation. Fourth edition, John Wiley & Sons, New Jersey, 37.
[6]        Rouf, S., Douglas, P., Moo-Young, M., & Scharer, J. (2001). Computer simulation for large scale bioprocess design. Biochemical Engineering Journal, 8: 229-234. 10.1016/S1369-703X(01)00112-7
[7]        Choi, S. K., Chang, H., & Oh, D. J. (1995). Continuous Production of Tissue Plasminogen Activator from Recombinant CHO Cells in a Depth Filter Perfusion System. Biotechnology Techniques, 9: 567-572. https://doi.org/10.1007/BF00152445
[8]        Mitsuda, S., Mitsuda, N., Kobayashi, N., Suzuki, A., Itagaki, Y., Kumazawa, E., & Kawanishi, G. (1991).Tissue Plasminogen Activator (t-PA) production by human fibroblasts using a bioreactor with t-PA adsorption column. Bioprocess Engineering, 7: 137-140. https://doi.org/10.1007/BF00369425
[9]        Ghazizahedi, Z., & Hayati-Ashtiani, M. (2022). Investigating the Application of Heat Pump in Isomerization Unit to Decrease the Energy Consumption by Means of Pinch Technology. Iranian Chemical Engineering Journal, 20: 53-63, In Persian. 10.22034/ijche.2021.283622.1110
[10]      Shanklin, T., Roper, K., Yegneswaran, P. K., & Marten, M. R. (2001). Selection of Bioprocess Simulation Software for Industrial Applications. Biotechnology and Bioengineering, 72: 483-489. https://doi.org/10.1002/1097-0290(20010220)72:4<483::AID-BIT1010>3.0.CO;2-3
[11]      Audette, M., Metallo, C., Nootong, K. (2000). Human tissue plasminogen activator, Department of Chemical & Biomolecular, University of Pennsylvania, USA.
مهندسی شیمی ایران
دوره 23، شماره 134
مرداد و شهریور 1403
صفحه 20-29