مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

بررسی قسمت راکتور فرایند تولید فعالکنندۀ پلاسمینوژن بافتی به کمک شبیهسازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
شقایق موجودی 1
مجید حیاتی آشتیانی 2
1 کارشناس ارشد مهندسی شیمی، دانشگاه کاشان
2 استادیار مهندسی شیمی، دانشگاه کاشان
10.22034/ijche.2024.442798.1395
چکیده
فعال‌کنندۀ پلاسمینوژن بافتی (tPA: tissue Plasminogen Activator) نوعی پروتئین نوترکیب است که برای درمان بیماری‌های حاصل‌از لختگی خون مانند سکتۀ قلبی، اختلالات حاد قلبی و انسداد ریوی استفاده می‌شود. طراحی فرایند تولید دارو پس‌از کشت آزمایشگاهی مشتمل‌بر دو بخش طراحی راکتور و سامانۀ جداسازی است. هدف‌از این پژوهش بررسی بخش راکتور است؛ بخش راکتور، سه راکتور پشت سر هم در اندازه‌های متفاوت دارد که کشت و تولید صنعتی tPA در آن‌ها انجام‌می‌پذیرد. در این تحقیق، ابتدا شبیه‌سازی بخش راکتوری درحالت پایه با نرم‌افزار Aspen Batch Plus انجام‌شد و سپس طرح اصلاحی رفع گلوگاه راکتور سوم ارائه‌شد. در هدف‌گذاری برای رسیدن‌به تولید 80Kg tPA/year  با فرض 50 تولید ناپیوسته در سال برای دو واحد (train) تولیدی کاملاً مشابه موازی به 14 روز و 15 ساعت زمان نیاز است. در طراحی اصلاحی فرایند برطرف‌کردن این مشکل، زمان هر فرایند ناپیوسته به 13 روز و 4 ساعت و 2 دقیقه کاهش‌می‌یابد. کاستن‌از زمان فرایند تولید، به افزایش تولید سالیانه تا 82/16Kg tPA/year  کمک‌می‌کند. باتوجه‌به افزوده‌شدن یک مبدل، مخزن نگهداری و پمپ، افزایش هزینه‌های ثابت و غیره در طرح اصلاحی اجتناب‌ناپذیر است.
کلیدواژه‌ها
شبیهسازی
طراحی فرایند
طراحی اصلاحی
فعال‌کنندۀ پلاسمینوژن بافتی

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the Reactor Section of the Production Process of Tissue Plasminogen Activator Using Simulation

نویسندگان English

Sh. Mojoodi 1
M. Hayati-Ashtiani 2
1 M. Sc. in Chemical Engineering, University of Kashan
2 Assistant Professor of Chemical Engineering, University of Kashan
چکیده English

Tissue Plasminogen Activator (tPA) is a recombinant protein used to treat blood clotting disorders such as heart strokes, acute myocardial, and pulmonary blockage. The process design of drug production after laboratory culture consists of two sections: reactor and separation. This research aims to investigate the reactor (fermentor) section. The reactor section has three series reactors of different sizes in which tPA cultivation and industrial production are carried out. In this research, first, a base-case simulation of the reactor section was performed by Aspen Batch Plus software, and then a retrofit was presented to remove the bottleneck of the third reactor. 14 days and 15 hours are needed in aiming to achieve the production of 80 Kg tPA/year assuming 50 batch production per year for two completely similar parallel units. The time of each batch process is reduced to about 13 days, 4 hours and 2 minutes in the retrofit design of the process to solve this problem. Reducing the time of the production process helps to increase the annual production up to 82.16 Kg tPA/year. An increase in fixed costs, etc. is inevitable in the modified case because of adding a Heat Exchanger, Hold-up Tank, and Pump.

کلیدواژه‌ها English

Simulation
Process Design
Retrofitting
Tissue Plasminogen Activator
 [1]        Bose, K. (2022). Textbook on Cloning, Expression and Purification of Recombinant Proteins. Springer, Singapore, 2.
[2]        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.
[3]        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.
[4]        Raji, F., & Rahbar Kelishami, R. (2020). A Review of DNA Purification Methods: Microfluidics Systems. Iranian Chemical Engineering Journal, 19: 55-80.
[5]        Mojoodi, Sh., (2016). Simulating and Process Designing tissue Plasminogen Activator (tPA) Production, M. Sc. Thesis, Faculty of Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran, [In Persian].
[6]        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.
[7]        Goeddel, D. V., Kohr, W. J., Pennica, D.,& Vehar, G. A. (1988). US Pat. 4766075, Gentech Inc.
[8]        Shi, G., Jianfeng Lv, Wu, W.,& Zhou, R. (2024).Ipsilateral orolingual angioedema following rhTNK-tPA administration for acute ischemic stroke. The American Journal of Emergency Medicine, 77: 231.e1-231.e3.
[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]      Rouf, S., Douglas, P., Moo-Young, M., & Scharer, J. (2001). Computer simulation for large scale bioprocess design. Biochemical Engineering Journal, 8: 229-234.
[11]      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.
[12]      Barzegar, S., & Hayati-Ashtiani, M. (2024). Studying and Simulating the Separation Process of the Production Unit of Tissue Plasminogen Activator. Iranian Chemical Engineering Journal, 23:20-29, [In Persian].
[13]      Audette, M., Metallo, C., Nootong, K. (2000).Human tissue plasminogen activator, Department of Chemical & Biomolecular, University of Pennsylvania, USA.
[14]      Leong, D. S. Z., Tan, J. G. L., Chin, C. L., Mak, S. Y. , Ho, Y. S.,& Ng, S. K. (2017). Evaluation and use of disaccharides as energy source in protein-free mammalian cell cultures. Science Reports, 7, 45216.
مهندسی شیمی ایران
دوره 24، شماره 138
فروردین و اردیبهشت 1404
صفحه 97-108