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Article Category : Purification de peptides

Validation du procédé MCSGP : caractérisation et PPQ à l’échelle commerciale

La chromatographie continue est déjà utilisée en production, mais il n’existait aucune publication sur la manière de la valider pour un dépôt réglementaire. Cette étude en fournit une, en détaillant la caractérisation du procédé et la qualification des performances du procédé (PPQ) pour la MCSGP appliquée à la purification de la Bivalirudine à l’échelle commerciale : 34 paramètres évalués, quatre testés, un critique.

Purification de peptides 26 Août 2026

Dans cet article

  • 1. Pourquoi cette étude est importante
  • 2. L’étude en bref
  • 3. Jusqu’où les paramètres ont été poussés
  • 4. Ce que la caractérisation a révélé
  • 5. Supervision d’un cycle de plusieurs jours
  • 6. La campagne PPQ
  • 7. Ce que cela signifie à l’échelle industrielle
  • 8. Termes clés
  • 9. FAQ

Point de recherche

Une voie de validation pour la chromatographie continue de peptides

La chromatographie continue est déjà utilisée en production pour les peptides synthétiques et les oligonucléotides. Ce qui manquait, c’était une publication décrivant comment la valider pour un dépôt réglementaire. Cette étude en fournit une et la met en œuvre à travers quatre cycles de qualification à l’échelle commerciale.

Caractérisation du procédé et qualification des performances du procédé de la MCSGP

Ralf Eisenhuth et Thomas Müller-Späth

Processes 2025, 13(12), 3950 · Publié le 6 décembre 2025
Numéro spécial : Nouvelles frontières de la technologie de séparation chromatographique
DOI : 10.3390/pr13123950 · Accès libre, CC BY

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Conflits d’intérêts, tels que déclarés par les auteurs : Ralf Eisenhuth était employé par Bachem AG et Thomas Müller-Späth par YMC ChromaCon. La recherche n’a reçu aucun financement externe.

Citation (BibTeX)
@article{eisenhuth2025process,
  title = {Process Characterization and Performance Qualification of MCSGP},
  author = {Eisenhuth, Ralf and M{\"u}ller-Sp{\"a}th, Thomas},
  journal =  {Processes},
  volume =  {13},
  number =  {12},
  pages =  {3950},
  year =  {2025},
  doi = {10.3390/pr13123950}
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  • 1. Pourquoi cette étude est importante
  • 2. L’étude en bref
  • 3. Jusqu’où les paramètres ont été poussés
  • 4. Ce que la caractérisation a révélé
  • 5. Supervision d’un cycle de plusieurs jours
  • 6. La campagne PPQ
  • 7. Ce que cela signifie à l’échelle industrielle
  • 8. Termes clés
  • 9. FAQ

La MCSGP purifie en continu, recyclant les fractions latérales impures entre deux colonnes afin d’atteindre simultanément un rendement et une pureté élevés. Elle le fait en fonctionnant selon des fenêtres de recyclage et de collecte prédéfinies, cycle après cycle, pendant des heures ou des jours — sans l’ajustement en cours de cycle des limites de regroupement qu’un opérateur peut effectuer en chromatographie par lots. La séparation chromatographique a donc une plus grande influence sur la qualité finale du produit, et un poids proportionnellement plus important repose sur la stratégie de contrôle qui l’entoure.

Cela rend la validation un exercice plus exigeant. Comment démontrer, dans un dossier réglementaire, qu’un procédé fonctionnant selon des fenêtres fixes pendant des jours fournira le bon matériau à chaque cycle ?

Cette étude est la première approche publiée de caractérisation du procédé et de qualification des performances du procédé pour la MCSGP, élaborée sur un peptide commercial. Elle identifie les paramètres du procédé qui sont réellement importants, définit une stratégie de supervision pour les cycles qui durent plusieurs jours, et confirme les deux à travers quatre cycles de qualification à l’échelle de fabrication.

L’étude est une collaboration entre Bachem AG et YMC ChromaCon, avec la Bivalirudine comme système de test. Elle s’inscrit dans la continuité d’une étude antérieure de caractérisation et de validation pour CaptureSMB, le procédé de capture à deux colonnes plus simple, et étend cette réflexion à la purification par gradient.

1. Pourquoi cette étude est importante : un écart entre la pratique et la documentation

La MCSGP est utilisée dans plusieurs entreprises et instituts de recherche, purifiant des peptides synthétiques et des oligonucléotides à l’échelle de production. Son attrait est bien documenté : le recyclage interne des fractions latérales impures permet d’atteindre simultanément un rendement et une pureté élevés, avec un degré d’automatisation élevé, moins de contrôles en cours de processus et une intensité massique du processus inférieure à celle de la chromatographie par lots.

La validation réglementaire est une question distincte de la performance du procédé, et elle a sa propre structure. La directive de la FDA sur la validation des procédés énonce trois éléments :

  • Conception du procédé Développe la compréhension scientifique du procédé. La caractérisation du procédé en est la pièce maîtresse : identifier les paramètres susceptibles d’affecter les attributs de qualité critiques, tester expérimentalement les plus importants et définir les plages dans lesquelles la qualité est atteinte.
  • Qualification des performances du procédé Confirme que l’équipement et le procédé fonctionnent comme prévu et peuvent fabriquer de manière reproductible à l’échelle commerciale. Au moins trois lots représentatifs consécutifs sont exécutés dans des conditions de fonctionnement normales, dans l’installation réelle, avec des opérateurs formés et un équipement qualifié.
  • Vérification continue du procédé Surveillance continue une fois la fabrication de routine en cours. Cette étude couvre les deux premiers éléments ; le troisième est hors de son champ d’application.

Aucun de ces cadres n’est spécifique à la chromatographie continue, et la conclusion de l’article est qu’il n’a pas besoin de l’être en grande partie. Ce qui manquait, c’était un exemple concret montrant comment il s’applique à un procédé dont la caractéristique distinctive — le recyclage de matière entre deux colonnes — n’a pas d’équivalent en fonctionnement par lots.

Où la MCSGP diffère, et où elle ne diffère pas

L’article sépare la purification en deux parties : la partie chromatographique, identique pour les procédés par lots et MCSGP, et la partie collecte et recyclage du produit, spécifique à la MCSGP. La liste des paramètres du procédé est donc largement la même que pour un procédé par lots, avec quelques ajouts couvrant l’étape de recyclage et de collecte.

La différence pratique réside dans le nombre d’élutions nécessaires pour générer des données significatives. Pour une purification par lots, une élution par paramètre testé est considérée comme suffisante. Une expérience MCSGP nécessite au moins trois cycles avec deux élutions chacun — suffisamment pour confirmer que le procédé a atteint un état stationnaire cyclique, que les impuretés ne s’accumulent pas via les flux de recyclage faibles ou forts, et que les changements de charge de colonne causés par le recyclage interne n’affectent pas le résultat.

2. L’étude en bref

La Bivalirudine a été utilisée comme système de test : un inhibiteur direct de la thrombine de 20 acides aminés avec un poids moléculaire de 2 180 g/mol, produit par synthèse peptidique en phase solide et fourni sous forme de matière brute d’une pureté de 81 %. L’objectif pour le pool de produit était une pureté supérieure à 99,0 %, avec la contrainte supplémentaire que le profil d’impuretés devait être comparable à celui du procédé par lots existant.

1 sur 34

Paramètres du procédé classés comme critiques après caractérisation

62 %

Rendement brut sur brut sur l’ensemble de la campagne, contre 57 % pour le procédé par lots existant

3.2

Contrôles en cours de processus par kg de produit, en baisse par rapport à 81

1,400

Intensité massique du procédé en kg/kg pour l’étape de purification, en baisse par rapport à environ 5 200

Ce qui a été exécuté, et sur quoi

Caractérisation du procédé

Réalisée sur un système Contichrom CUBE 30. Quatre paramètres potentiellement critiques ont été variés un par un, avec au moins cinq cycles MCSGP à chaque point de consigne pour confirmer l’état stationnaire cyclique. Les deux élutions par cycle ont été regroupées et analysées par HPLC pour la pureté, les impuretés individuelles et le rendement.

Qualification des performances du procédé

Réalisée sur un système Contichrom TWIN 500 avec deux colonnes à compression axiale dynamique de 30 cm de diamètre interne. Un cycle BPF de pré-PPQ de onze élutions a été suivi d’une campagne de quatre cycles MCSGP de plusieurs jours. Tous les cycles ont utilisé le contrôle de processus AutoPeak basé sur l’UV, avec une détection à 280 nm.

3. Jusqu’où les paramètres ont été poussés

La plupart des 34 paramètres identifiés n’ont jamais été testés expérimentalement, et la raison en est intéressante. L’équipement MCSGP à grande échelle maintient la plupart des paramètres dans des limites étroites par construction. Un système Contichrom TWIN dispose de quatre pompes à trois têtes — deux pour la génération de gradient, une pour l’alimentation, une pour la dilution en ligne, le nettoyage en place et l’équilibration — et chacune est contrôlée par un débitmètre dédié avec une tolérance d’étalonnage de ±2 %.

L’importance de ce ±2 % dépend entièrement de ce que fait la pompe. Pour l’équilibration, la dilution en ligne, le nettoyage en place et les lavages de chasse, une variation de 2 % est négligeable. Pour la charge de colonne, ce n’est pas le cas : un changement de 2 % modifie la forme du pic, ce qui peut déplacer ce qui se retrouve à l’intérieur des zones de recyclage. Ainsi, la même tolérance rend un paramètre bien contrôlé et un autre potentiellement critique, et seul le second nécessite une expérience.

Cette évaluation a laissé quatre paramètres à tester. Chacun a ensuite été varié bien au-delà de la plage qu’il couvre en production.

normal → tested set point Linear velocity ±2% → ±10% Displacer slope ±8% → ±25% Column load ±2% → ±10% Detection wavelength ±1.6 nm → ±5 nm Normal variation — the spread the pumps, eluent preparation and detector actually produce. Tested range — each parameter stressed at least three times wider than it varies in practice. CPP Purity held inside ±3σ for all four. Only the shallow slope shifted the impurity profile, so gradient slope alone became a critical process parameter.
  • Vitesse linéaire
  • Pente du déplaceur
  • Charge de colonne
  • Longueur d’onde de détection

Ce que l’équipement fait réellement. Chaque débitmètre sur les pompes TWIN a une tolérance d’étalonnage de ±2 %, et la préparation de l’éluant ajoute à la dispersion sur la pente du gradient. Ce sont les plages avec lesquelles la fabrication de routine doit composer.

Vitesse linéaire
±2 %
Pente du déplaceur
±8 %
Charge de colonne
±2 %
Détection λ
±1,6 nm

Plages telles que rapportées dans le tableau 4 de l’étude. Chaque ligne est tracée selon sa propre plage testée, de sorte que la barre intérieure montre la proportion de cette plage occupée par le fonctionnement normal plutôt qu’une échelle partagée. Les couleurs identifient le paramètre, suivant la figure 3 de l’article ; elles n’indiquent pas le bon ou le mauvais.

Une analogie simple

Tester un pont ne signifie pas y faire passer le trafic attendu. Cela signifie le charger bien au-delà de tout ce qu’il supportera en service, et surveiller le premier signe de mouvement.

C’est à cela que servent les plages testées. Une pente de gradient qui varie de ±8 % en production a été poussée à ±25 % ; une charge de colonne qui varie de ±2 % a été poussée à ±10 %. Si la qualité se maintient sur une plage plusieurs fois plus large que la réalité, la marge entre le fonctionnement normal et tout effet observable est grande — et cette marge est ce sur quoi une stratégie de contrôle est construite.

4. Ce que la caractérisation du procédé a révélé

Chaque point de consigne a produit un produit supérieur à la spécification de pureté de 99,0 %. Sur l’ensemble des cycles de caractérisation, la pureté moyenne du pool était de 99,30 %, et chaque valeur individuelle se situait dans une bande de ±3 écarts-types, soit 99,30 % ± 0,32 %. Étant donné que ±3σ capture environ 99,7 % des valeurs attendues pour une distribution normale, l’effet des variations de paramètres était statistiquement indiscernable du bruit de processus ordinaire. Sur la seule pureté, les quatre paramètres auraient été classés comme non critiques, et la plage acceptable prouvée aurait été la plage caractérisée complète.

La pureté n’a pas permis d’identifier le paramètre critique. Le profil d’impuretés l’a fait.

Chaque pool d’éluat a également été examiné pour les impuretés individuelles. Ces profils étaient cohérents sur tous les cycles sauf un : à une pente de déplaceur de −25 %, une seule impureté est passée de sous la limite de quantification à 0,13 %. Faible en termes absolus, mais la spécification exigeait que le profil d’impuretés soit comparable au procédé existant, ce qui n’était plus le cas.

Sur cette base, la pente du gradient a été désignée comme un paramètre de procédé critique, et la variance autorisée pendant la fabrication de routine a été réduite par des mesures organisationnelles. La charge de colonne, le débit d’élution et la longueur d’onde de détection ont été désignés comme non critiques. Les rendements bruts sur bruts ont également été évalués ; à l’exclusion du cycle à faible pente, ils se situaient entre 60 % et 65 %.

Pourquoi un facteur à la fois, plutôt qu’une expérience planifiée

Le choix de l’OFAT plutôt que du DoE est explicitement argumenté, et le raisonnement est spécifique aux peptides. Les substances apparentées dans un peptide ont tendance à se comporter comme des échantillons réguliers, avec un comportement de rétention similaire dans des conditions de gradient, de sorte que l’effet observable primaire de la variation des paramètres est la largeur du pic global plutôt qu’un changement de résolution. Les changements de pureté en MCSGP proviennent alors généralement d’un désalignement entre le pic et les zones de recyclage et de collecte fixes.

Cela crée un risque pratique pour une expérience planifiée. Des combinaisons qui élargissent ou rétrécissent cumulativement le pic — une charge de colonne plus faible avec une pente plus raide et un décalage de longueur d’onde qui abaisse le signal, par exemple — peuvent pousser le pic suffisamment loin du désalignement avec les zones fixes pour faire échouer le cycle, forçant des itérations répétées de la configuration du DoE. L’OFAT ne révèle pas les interactions entre les paramètres, ce qui est une réelle limitation, mais il permet de tester des plages beaucoup plus larges. Pour les molécules avec des spécifications de pureté strictes, l’article recommande d’inclure les combinaisons qui produisent les pics les plus étroits et les plus larges comme expériences fixes, et d’envisager des plages plus petites.

5. Superviser un procédé qui fonctionne pendant des jours

Un procédé MCSGP produisant de l’éluat en continu pendant plusieurs jours présente un problème d’échantillonnage que la chromatographie par lots n’a pas. La collecte et l’analyse de chaque coupe principale séparément ne sont pas rentables à l’échelle de production, mais un échantillonnage trop faible laisse le procédé sans surveillance. La réponse ici est une stratégie en deux phases.

  • Démarrage : surveillance intensive Chaque coupe principale est analysée par une méthode de contrôle en cours de processus jusqu’à ce que trois critères d’état stationnaire cyclique soient remplis — profils d’impuretés comparables pour les coupes principales, bon chevauchement des tracés UV sur chaque colonne, et volume de coupe principale comparable sur une base de colonne.
  • État stationnaire : échantillonnage stratégique Une fois ces critères satisfaits, l’échantillonnage HPLC tombe à deux échantillons par jour. La supervision repose alors sur trois éléments combinés : les échantillons stratégiques, le chevauchement des tracés UV en ligne et le volume enregistré de la coupe principale par colonne.

L’approche est alignée sur les attentes en matière de gestion des risques pour la disponibilité des produits énoncées dans l’ICH Q9 (R1).

AutoPeak comme technologie d’analyse des processus

La stratégie repose sur AutoPeak, qui surveille l’UV aux sorties des colonnes et démarre et arrête les phases de recyclage et de collecte à partir de déclencheurs UV absolus et relatifs plutôt qu’à partir du temps. Les limites de la coupe principale sont définies comme des seuils UV entrés dans le contrôle. Parce que les points de coupe suivent le pic plutôt que le temps écoulé, les décalages de temps de rétention qui s’accumulent sur un long cycle ne modifient pas la composition du pool.

Les cycles de qualification l’illustrent. Au cours du lot 1 de PPQ, un léger décalage de pic est apparu de cycle en cycle ; lorsque les tracés ont été réalignés sur le point de déclenchement AutoPeak marquant le début de la collecte du produit, ils se sont superposés exactement. Sur cette base, l’article positionne AutoPeak comme une technologie d’analyse des processus (PAT) au sens de la directive PAT de la FDA — un cadre soutenu par les documents de la FDA sur la validation des processus et la PAT, et par les ICH Q8, Q11 et Q13, qui soutiennent explicitement la surveillance en temps réel dans le cadre d’une stratégie de contrôle.

6. La campagne PPQ : résultats complets

Un cycle BPF de pré-PPQ a eu lieu en premier : onze élutions, 1,5 kg de brut purifié en 0,8 kg d’intermédiaire à 99,6 % de pureté, avec un PMI de 1 402 kg/kg pour la seule purification. La campagne de qualification a ensuite exécuté quatre cycles MCSGP de plusieurs jours, le dernier lot étant divisé en deux parties, pour couvrir une gamme de tailles de lots.

Les quatre ont produit des profils d’élution, des tailles de coupe principale et des puretés de produit cohérents. La comparaison de la troisième élution — la première à l’état stationnaire cyclique — avec l’élution 106 du cycle le plus long a montré que le profil d’impuretés se maintenait sur toute la durée, et la pureté pour chaque élution complète est restée dans la bande de ±3σ anticipée par la caractérisation.

  • Brut entrant 54,5 kg à 81 % de pureté
  • MCSGP 397 élutions sur 235 heures, produisant 1 576 L de coupe principale
  • SPE 42 élutions sur 65 heures sur le même système et les mêmes colonnes, chargeant et éluant alternativement avec un gradient prononcé, produisant 631 L de coupe principale
  • API sortant 33,6 kg à 99,2 % de pureté — un rendement brut sur brut de 62 %, soit un rendement effectif de 76 % en tenant compte de la pureté du produit et du brut
  • Total 300 heures de temps de fonctionnement chromatographique

Par rapport au procédé existant

Faites glisser le tableau latéralement pour voir les colonnes du procédé existant et de la MCSGP.

Métrique Procédé par lots existant MCSGP avec AutoPeak
Bivalirudine pureté cible >99,0 % · profil d’impuretés comparable à l’existant
Configuration de la colonne Une colonne de 60 cm de diamètre interne Deux colonnes de 30 cm de diamètre interne
Rendement brut sur brut 57 % 62 %
Contrôles en cours de processus par kg 81 3,2
Contrôles en cours de processus, campagne complète 2 753 108
Intensité massique du procédé, étape de purification ~5 200 kg/kg 1 400 kg/kg

Source : Eisenhuth et Müller-Späth, Processes 2025, 13, 3950 (CC BY). Le chiffre du procédé existant est le procédé par lots de Bivalirudine existant, qui inclut une re-chromatographie extensive des coupes latérales.

Conditions expérimentales

Molécule testée

Bivalirudine, un inhibiteur direct de la thrombine de 20 monomères, 2 180 g/mol, à partir d’un brut de 81 % de pureté produit par synthèse peptidique en phase solide.

Chimie préparative

Phase stationnaire C-18 avec un système de solvants TFA / acétonitrile / eau. Détection UV à 280 nm.

Système de caractérisation

Contichrom CUBE 30 (YMC ChromaCon, Zurich), avec au moins cinq cycles MCSGP par point de consigne.

Système de qualification

Contichrom TWIN 500 (YMC America) avec des colonnes à compression axiale dynamique de 30 cm de diamètre interne.

Analytique

Waters CSH C18, 1,7 µm, avec une phase mobile TFA / acétonitrile sur un système Acquity UPLC.

Contrôle du procédé

Contrôle basé sur l’UV AutoPeak actif sur tous les cycles MCSGP, définissant les phases de recyclage et de collecte à partir de déclencheurs UV absolus et relatifs.

7. Ce que cela signifie pour la fabrication de peptides

D’après les preuves présentées ici, le cadre réglementaire n’a pas besoin d’être réinventé pour la chromatographie continue. La liste des paramètres est largement celle des lots, l’évaluation des risques est la norme, et l’exigence de qualification est l’attente standard de trois lots représentatifs consécutifs. Ce qui change, c’est le nombre d’élutions nécessaires pour générer des données, et le passage de la correction d’un procédé à sa supervision.

C’est un résultat utile pour quiconque évalue la purification continue par rapport au travail de validation qu’elle impliquerait. Sur 34 paramètres identifiés, quatre ont justifié des expériences et un s’est avéré critique — et l’article note que ces quatre mêmes seraient également étudiés lors de la caractérisation du procédé par lots correspondant. La charge de caractérisation est comparable ; la différence est la consommation de matière, car l’état stationnaire cyclique doit être confirmé à partir de profils d’élution identiques successifs. Dans cette étude, ce temps expérimental supplémentaire a été minimisé en enchaînant les cycles MCSGP requis et en les exécutant automatiquement.

Les avantages opérationnels apparaissent dans les chiffres de la campagne plutôt que dans l’argument de validation. Un fonctionnement ininterrompu sur plusieurs jours, avec une stratégie de contrôle soutenue par des mesures en ligne, a permis une réduction substantielle de l’échantillonnage analytique et de l’intensité massique du procédé, parallèlement à un rendement brut plus élevé. Les auteurs notent également que les exigences d’intégrité des données et de gestion des dossiers de lots électroniques sont identiques pour les procédés par lots et MCSGP.

Un autre sujet crucial pour la fabrication commerciale concernant les « solvants verts » pour la purification des peptides est abordé dans un autre article sur les points forts de la recherche, et la vision de la plateforme — la place de la MCSGP dans un flux de travail peptidique — est exposée dans la section purification des peptides avec la MCSGP. AutoPeak lui-même est décrit plus en détail sous la rubrique contrôle dynamique de processus.

Ce que l’étude ne prétend pas

  • Une molécule, un site. L’approche a été démontrée sur la Bivalirudine chez un seul fabricant. L’article indique directement que pour différents peptides ou oligonucléotides, d’autres paramètres peuvent être identifiés comme des PPC potentiels. Les quatre testés ici ne constituent pas une liste générale.
  • La comparaison avec le procédé existant n’est pas une expérience contrôlée. Le rendement de 57 %, les 81 IPC par kg et le PMI d’environ 5 200 kg/kg décrivent le procédé par lots existant pour ce peptide, qui inclut une re-chromatographie extensive des coupes latérales. L’article les présente comme des chiffres de référence pour le procédé existant, et non comme un essai comparatif contrôlé mené parallèlement à la campagne MCSGP.
  • Deux des trois éléments de validation. L’étude couvre la caractérisation du procédé et la qualification des performances du procédé. La vérification continue du procédé, la phase de surveillance continue, est hors de son champ d’application.
  • Le cycle de vie de la colonne est exclu. L’article l’omet délibérément, notant qu’il s’agit généralement d’un travail autonome s’étendant bien au-delà de la fabrication des lots PPQ.
  • Les lots bruts doivent toujours être vérifiés individuellement. Le profil d’impuretés doit être évalué au cas par cas pour chaque nouveau lot brut avec un test d’utilisation à petite échelle jusqu’à ce qu’une expérience suffisante des lots en amont existe pour définir des paramètres standard.
  • Les auteurs ont un intérêt commercial. Ralf Eisenhuth était employé par Bachem AG, qui fabrique le peptide, et Thomas Müller-Späth par YMC ChromaCon, qui commercialise la MCSGP. L’article divulgue les deux.

8. Termes clés de cette étude (Glossaire)

Terme Définition
AutoPeak Contrôle de processus basé sur l’UV qui démarre et arrête les phases de recyclage et de collecte de la MCSGP à partir de déclencheurs UV absolus et relatifs aux sorties des colonnes, plutôt qu’à partir du temps écoulé.
Paramètre de procédé critique (PPC) Un paramètre de procédé dont la variation a un impact démontré sur un attribut de qualité critique, et qui doit donc être contrôlé dans des limites définies.
Attribut de qualité critique (AQC) Une propriété du produit qui doit se situer dans une plage définie pour garantir la qualité. Les critères utilisés dans cette étude étaient la pureté du produit, les niveaux de substances apparentées individuelles et le rendement.
Vérification continue du procédé (VCP) Le troisième élément de la validation du procédé de la FDA : surveillance continue du procédé pendant la fabrication commerciale de routine.
État stationnaire cyclique La condition dans un procédé continu où chaque cycle reproduit le précédent. Confirmé ici à partir de profils d’impuretés comparables, de tracés UV superposés et de volumes de coupe principale cohérents.
Plan d’expériences (DoE) Une stratégie expérimentale qui fait varier plusieurs paramètres ensemble, révélant les interactions entre eux. Non utilisée ici — voir OFAT.
Pente du déplaceur Le taux auquel la force du solvant d’élution augmente pendant le gradient. Le seul paramètre classé comme critique dans cette étude.
AMDEC Analyse des modes de défaillance, de leurs effets et de leur criticité, une évaluation structurée des risques utilisée pour classer les paramètres du procédé en fonction de leur impact potentiel sur les attributs de qualité.
Rendement brut sur brut Masse d’API produite divisée par la masse de brut chargée, ignorant la pureté et la teneur en peptide du brut. Utilisé ici pour la cohérence avec le procédé existant.
Contrôle en cours de processus (IPC) Un test analytique effectué sur le matériau pendant la fabrication pour confirmer que le procédé fonctionne comme prévu.
Coupe principale La fraction de produit collectée à partir d’une élution, dont les limites sont définies dans ce procédé par des seuils UV entrés dans AutoPeak.
MCSGP Purification par gradient de solvant à contre-courant multicolonne : un procédé de chromatographie en gradient continu à deux colonnes qui recycle les fractions latérales impures en interne plutôt que de les rejeter.
OFAT Un facteur à la fois : faire varier un seul paramètre par expérience. Ne révèle pas les interactions, mais permet de tester des plages beaucoup plus larges qu’une expérience planifiée.
Technologie d’analyse des processus (PAT) Un cadre pour la conception et le contrôle de la fabrication par la mesure opportune des attributs critiques, énoncé dans les directives de la FDA et soutenu par les ICH Q8, Q11 et Q13.
Caractérisation du procédé (PC) La partie de la conception du procédé qui identifie les paramètres de procédé critiques potentiels, teste expérimentalement les plus importants et définit les plages dans lesquelles les attributs de qualité sont atteints.
Intensité massique du procédé (PMI) Masse totale de matière entrée par unité de masse de produit. Rapportée ici pour l’étape de purification uniquement.
Qualification des performances du procédé (PPQ) Le deuxième élément de la validation du procédé : démontrer à l’échelle commerciale, dans l’installation réelle, que le procédé fournit constamment un produit conforme aux spécifications.
Plage acceptable prouvée (PAR) La plage d’un paramètre de procédé dans laquelle les attributs de qualité sont démontrés comme étant atteints. Lorsqu’un paramètre ne montre aucun effet, la PAR est la plage caractérisée complète.
Bande ±3σ Trois écarts-types de chaque côté de la moyenne, capturant environ 99,7 % des valeurs attendues pour une distribution normale. Utilisée ici comme seuil pour distinguer un effet réel du bruit de processus.

9. Foire aux questions

Oui, et cette étude est la première publication décrivant comment. Elle applique le cadre standard de validation des procédés de la FDA à la MCSGP, en détaillant la caractérisation du procédé et la qualification des performances du procédé pour la purification de la Bivalirudine. La liste des paramètres du procédé s’avère être largement la même que pour la chromatographie par lots, avec quelques ajouts couvrant l’étape de recyclage et de collecte, et l’exigence de qualification est l’attente standard d’au moins trois lots représentatifs consécutifs.

Dans ce cas, quatre des 34 paramètres identifiés ont justifié des tests expérimentaux : la vitesse d’élution linéaire, la pente du gradient, la charge de colonne et la longueur d’onde de détection. Parmi ceux-ci, seule la pente du gradient a finalement été classée comme paramètre de procédé critique. L’article précise que cela est spécifique à la molécule — pour différents peptides ou oligonucléotides, d’autres paramètres peuvent s’avérer critiques.

Parce que la pureté n’était pas l’attribut qui a bougé. Chaque cycle a produit une pureté de pool supérieure à 99,0 %, dans une bande de ±3σ de 99,30 % ± 0,32 % — statistiquement indiscernable du bruit de processus. Les profils d’impuretés individuels ont raconté une histoire différente : à une pente de déplaceur de −25 %, une impureté est passée de sous la limite de quantification à 0,13 %. Étant donné que la spécification exigeait que le profil d’impuretés soit comparable au procédé existant, ce seul changement a suffi à classer le paramètre comme critique et à resserrer sa variance autorisée.

Moins, une fois que le procédé est à l’état stationnaire cyclique. Dans cette campagne, le nombre de contrôles en cours de processus est passé de 81 par kg pour le procédé par lots existant à 3,2 par kg — 108 tests sur l’ensemble de la campagne contre 2 753. La stratégie de supervision concentre l’échantillonnage au début : chaque coupe principale est analysée au démarrage jusqu’à ce que les critères d’état stationnaire soient remplis, après quoi l’échantillonnage HPLC tombe à deux échantillons par jour, soutenu par le chevauchement des tracés UV en ligne et l’enregistrement du volume de la coupe principale.

Oui. Là où une élution par paramètre testé est considérée comme suffisante pour une purification par lots, une expérience MCSGP nécessite au moins trois cycles avec deux élutions chacun, afin que l’état stationnaire cyclique puisse être confirmé et l’accumulation d’impuretés via les flux de recyclage exclue. L’article note cette exigence, et que dans cette étude, le temps expérimental supplémentaire a été minimisé en enchaînant les cycles requis et en les exécutant automatiquement.

L’article le positionne comme une PAT au sens de la directive PAT de la FDA. AutoPeak surveille l’UV aux sorties des colonnes et utilise des déclencheurs absolus et relatifs pour démarrer et arrêter les phases de recyclage et de collecte, de sorte que les points de coupe suivent le pic plutôt que le temps. Les documents de la FDA sur la validation des processus et la PAT, ainsi que les ICH Q8, Q11 et Q13, soutiennent explicitement la PAT et la surveillance en temps réel dans le cadre d’une stratégie de contrôle.

À l’échelle commerciale. Quatre cycles MCSGP de plusieurs jours sur un système Contichrom TWIN 500 avec deux colonnes de 30 cm de diamètre interne ont traité 54,5 kg de Bivalirudine brute en 33,6 kg d’API à 99,2 % de pureté, sur 397 élutions MCSGP en 235 heures plus une étape d’extraction en phase solide de 42 élutions en 65 heures sur le même équipement.

Oui. Il est publié en accès libre sous licence CC BY dans Processes (MDPI), il peut donc être lu, téléchargé et réutilisé avec citation. Les tableaux de paramètres complets, les résultats de caractérisation et les données de la campagne de qualification se trouvent dans l’article lui-même.

Purification de peptides sans acétonitrile ni TFA avec MCSGP

Les solvants verts ont toujours pénalisé la récupération dans l’industrie des peptides. Cette étude montre que la perte est une propriété de la chromatographie discontinue, et non du solvant : utilisez le même éluant vert à contre-courant et le rendement revient.

Purification de peptides 25 Août 2026

Dans cet article

  • 1. Pourquoi cette étude est importante
  • 2. L’étude en bref
  • 3. Où va le rendement
  • 4. Le coût des solvants verts
  • 5. Comment la MCSGP comble l’écart
  • 6. Résultats complets
  • 7. Ce que cela signifie à l’échelle industrielle
  • 8. Termes clés
  • 9. FAQ

Point de recherche

Solvants verts sans pénalité de rendement

Les solvants verts tels que l’éthanol et le carbonate de diméthyle ont longtemps été proposés en remplacement de l’acétonitrile, avec l’acide acétique à la place du TFA, mais leur adoption industrielle a été limitée par un rendement et une productivité inférieurs en fonctionnement discontinu. Une nouvelle étude en libre accès montre que l’écart de rendement se réduit lorsque les mêmes éluants sont utilisés dans un procédé à contre-courant à deux colonnes (MCSGP).

La chromatographie à contre-courant permet l’utilisation de solvants verts pour des procédés productifs de purification de peptides

Rosella Prestia, Damian Hauri, Mattia Sponchioni, Sebastian Vogg et Thomas Müller-Späth

Separations 2026, 13(7), 195 · Publié le 4 juillet 2026
Numéro spécial : Médias et technologies de séparation avancés pour les biomolécules
DOI : 10.3390/separations13070195 · Accès libre, CC BY

Lire l’article complet Télécharger le PDF Matériel supplémentaire

Conflits d’intérêts, tels que divulgués par les auteurs : D.H., S.V., T.M.-S. et — pour la durée des travaux — R.P. sont des employés de YMC ChromaCon, qui commercialise la technologie décrite dans l’article. La recherche n’a reçu aucun financement externe.

Citation (BibTeX)
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  • 1. Pourquoi cette étude est importante
  • 2. L’étude en bref
  • 3. Où va le rendement
  • 4. Le coût des solvants verts
  • 5. Comment la MCSGP comble l’écart
  • 6. Résultats complets
  • 7. Ce que cela signifie à l’échelle industrielle
  • 8. Termes clés
  • 9. FAQ

La chromatographie liquide préparative en phase inverse est l’une des étapes les plus gourmandes en ressources de la fabrication de peptides synthétiques, et les procédés de production reposent généralement sur l’acétonitrile (ACN) avec l’acide trifluoroacétique (TFA). Ce système d’éluant est choisi principalement pour sa haute résolution chromatographique — et c’est précisément la combinaison que la pression environnementale et de sécurité s’efforce désormais d’éliminer.

Des alternatives plus écologiques sont bien caractérisées. L’éthanol est peu toxique et biosourcé ; le carbonate de diméthyle (DMC) est un substitut biosourcé émergent de l’acétonitrile ; l’acide acétique est un candidat typique pour un contre-ion vert à la place du TFA. Ce qui a bloqué leur adoption n’est pas la chimie mais l’économie des procédés : dans la chromatographie discontinue conventionnelle, ils entraînent une résolution diminuée et une perte de produit.

La découverte : les éluants verts n’échouent pas sur la pureté, ils échouent sur la fenêtre de collecte. Chaque essai discontinu vert de cette étude a satisfait à ses spécifications de pureté. Ce qui s’est effondré, c’est la récupération — et l’étude attribue cela à l’incapacité d’un procédé discontinu à utiliser des fractions partiellement résolues, plutôt qu’à une pureté insuffisante.

Ce point fort résume l’étude, ses données et ses limites, et renvoie à l’article complet en libre accès.

1. Pourquoi cette étude est importante : le problème des solvants dans la purification des peptides

Les peptides thérapeutiques connaissent une forte augmentation de la demande. Plus de 80 médicaments peptidiques ont reçu une approbation réglementaire depuis 2023, avec plus de 200 candidats en développement clinique. Les agonistes des récepteurs GLP-1 sont devenus la classe dominante sur le marché pharmaceutique, et le segment mondial anti-obésité devrait dépasser 100 milliards de dollars d’ici 2030. Cette demande a mis en évidence des goulots d’étranglement de fabrication dans la synthèse, la purification et le remplissage-finition.

La purification supporte une part disproportionnée du fardeau. La synthèse de peptides en phase solide fonctionne déjà avec une intensité massique de processus d’environ 3 000 à 15 000 kg de matière par kg de principe actif pour les peptides de 1 000 à 5 000 Da. La chromatographie en aval ajoute ensuite plusieurs centaines à plusieurs milliers de litres d’éluant par kilogramme de peptide purifié, dont 10 à 40 % sont des modificateurs organiques.

Trois problèmes avec le système d’éluant standard

  • Le TFA est un PFAS L’acide trifluoroacétique appartient aux substances per- et polyfluoroalkylées et est très persistant dans l’environnement — c’est un « produit chimique éternel » avec des risques de toxicité potentiels. La pression réglementaire et environnementale sur les PFAS dans la fabrication pharmaceutique augmente.
  • L’acétonitrile est inflammable et toxique Le remplacement du modificateur organique est donc une moitié du problème, parallèlement au remplacement de l’acide. L’éthanol et le carbonate de diméthyle sont les substituts testés ici.
  • La dilution empêche le recyclage Parce que le modificateur organique est si fortement dilué, l’éluant ne peut pratiquement pas être recyclé. L’article lie ce volume directement à la génération de déchets, à l’impact environnemental et aux limites du débit de processus.

L’obstacle au changement a été constant et bien documenté : le remplacement de l’ACN/TFA par des alternatives vertes réduit la résolution chromatographique, et une résolution réduite dans un procédé discontinu signifie un rendement et une productivité inférieurs. Jusqu’à présent, aucun procédé industriellement évolutif n’avait combiné une pureté élevée, un rendement élevé et une faible empreinte environnementale.

2. L’étude en bref

Des chercheurs de YMC ChromaCon et du Politecnico di Milano ont purifié deux peptides thérapeutiques en utilisant des systèmes d’éluants ne contenant ni acétonitrile ni TFA, d’abord comme procédés discontinus conventionnels, puis comme procédés continus de purification par gradient de solvant à contre-courant multi-colonnes (MCSGP). Le développement de la méthode a maintenu fixes la colonne, le volume de gradient de 10 CV et la charge de résine de 10 g/L, de sorte que les comparaisons discontinues isolent le système d’éluant ; les procédés MCSGP ont ensuite été construits à partir de ces méthodes discontinues.

88,1%

Rendement de tirzépatide à 89,0 % de pureté, en utilisant de l’éthanol/acide acétique

6.3

productivité en g/Lrésine/h, contre 5,3 pour la référence discontinue ACN/TFA

3.4

Litres de solvant par gramme de produit — 21 % de moins que le procédé discontinu conventionnel

93,8%

Rendement de tétracosactide à 94,0 % de pureté, en utilisant du carbonate de diméthyle/acide acétique

Les deux peptides modèles

Tirzépatide

Un agoniste dual des récepteurs GIP/GLP-1 de 39 acides aminés incorporant des résidus non naturels et un diacide gras C20 — représentatif de la complexité structurelle des médicaments peptidiques de nouvelle génération. Purifié à partir d’une pureté brute de 67,5 % en utilisant de l’éthanol/acide acétique, contre une spécification de pureté de ≥89,0 %.

Tétracosactide

Un analogue de l’hormone adrénocorticotrope (ACTH) de 24 acides aminés, structurellement plus simple et sans conjugaison lipidique, utilisé cliniquement pour évaluer la fonction surrénale. Purifié à partir d’une pureté brute de 55,1 % en utilisant du carbonate de diméthyle/acide acétique, contre une spécification de ≥92,0 %.

Les deux molécules sont conventionnellement purifiées avec de l’ACN et du TFA, et les deux ont été testées par rapport à un procédé discontinu ACN/TFA optimisé comme référence. Ensemble, elles couvrent la gamme des peptides thérapeutiques — une construction moderne fortement modifiée et une séquence établie de longue date — tout en partageant les mêmes défis en aval.

Résumé graphique : la MCSGP verte déplace la purification des peptides vers la région de haut rendement et de haute productivité
Résumé graphique de l’article original. Prestia et al., Separations 2026, 13, 195 (CC BY).

3. Où va le rendement

La manière la plus claire de comprendre le résultat est d’examiner comment le pool de produit est défini dans chacun des trois procédés. Le schéma ci-dessous redessine les profils d’élution du Tirzépatide rapportés dans l’étude ; la zone ombrée est le matériau réellement collecté.

Batch pool 81.9 % recovered to waste → Batch pool 43.2 % the rest of the peak co-eluteswith impurities → discarded Product collection Strong recycling 88.1 % both regions are recycled onto the next column waste waste UV gradient volume (CV) →
  • Recyclage faible
  • Collecte de produit / pool discontinu
  • Recyclage fort
  • Rejeté

L’acétonitrile avec le TFA sépare suffisamment bien le Tirzépatide de ses impuretés étroitement apparentées pour qu’une large tranche du pic satisfasse la spécification de pureté de 89 %, de sorte qu’un seul passage discontinu récupère 81,9 % du matériau chargé. C’est la référence à laquelle toutes les alternatives vertes sont mesurées.

Pureté
89,9%
Rendement
81,9%
Productivité
5,3 g/Lrésine/h
Solvant
4,3 L/g

Représentation schématique des profils rapportés dans l’étude, dessinée pour montrer comment le pool de produit est défini dans chaque mode. Les valeurs sont les résultats mesurés du processus ; les chiffres de la MCSGP sont des moyennes des cycles 4 et 5 à l’état d’équilibre cyclique. Les couleurs suivent la convention utilisée dans les figures de l’article : bleu pour le recyclage côté faible, rose pour le pool de produit collecté, vert pour le recyclage côté fort. Voir les figures 1 à 3 de l’article original pour les chromatogrammes enregistrés.

Une analogie simple

Imaginez une ligne de tri à un seul passage. Les articles clairement bons vont dans la poubelle de conservation, les articles clairement mauvais vont dans la poubelle de rejet, et tout ce qui est ambigu — bon produit mélangé à autre chose — doit aller quelque part. Dans un procédé discontinu, le matériau ambigu va dans la poubelle de rejet ou de retraitement — soit mis au rebut, soit mis de côté pour un travail de re-tri séparé plus tard.

La MCSGP ajoute un convoyeur de retour. Les fractions ambiguës retournent au début de la ligne au lieu d’aller dans la poubelle, et sont triées à nouveau au passage suivant. Un tri plus précis aide toujours, mais un tri moins précis ne coûte plus de produit — il coûte un autre tour de boucle.

4. Le coût des solvants verts, quantifié

Les deux peptides ont d’abord été optimisés en tant que procédés discontinus conventionnels en utilisant une procédure commune de réduction du gradient, de sorte que les lots verts et conventionnels sont directement comparables. Les résultats reproduisent, avec des chiffres, le compromis qui a empêché les éluants verts d’être produits.

Tirzépatide avec éthanol/acide acétique

Sous ACN/TFA, la pureté la plus élevée est apparue le long de la queue du pic principal et une large fenêtre de collecte a satisfait la spécification de 89,0 %, récupérant 81,9 % à 5,3 g/Lrésine/h. Sous éthanol/acide acétique, le pic a pris une forme de double pic, avec une pureté élevée uniquement à l’avant et une co-élution progressive avec des impuretés étroitement apparentées par la suite. La fenêtre utilisable s’est fortement rétrécie et le rendement est tombé à 43,2 %, avec une productivité réduite à 2,9 g/Lrésine/h.

Tétracosactide avec carbonate de diméthyle/acide acétique

Le lot ACN/TFA a produit un pic de produit net avec des fractions supérieures à 95,0 % de pureté et un rendement maximal conforme aux spécifications de 82,8 %. Le lot DMC/AcOH a produit une fenêtre de collecte très étroite suivie d’une longue queue de haute pureté mais de faible concentration en produit. Le pool était constitué de deux fractions, donnant une pureté de pool de 92,3 % avec un rendement de 35,3 % — une réduction de 2,3 fois par rapport au lot conventionnel — et une productivité de 1,6 g/Lrésine/h.

Le propre résumé de l’étude sur les résultats des lots : le traitement discontinu ne permet pas une purification très productive et à haut rendement en utilisant des systèmes d’éluants verts pour les peptides et les conditions étudiées.

Les pénalités s’accumulent plutôt que de se compenser. Une récupération plus faible — et, pour le Tétracosactide, un temps de traitement plus long dû à l’échange de contre-ions ajouté — a réduit la productivité d’un facteur deux et trois respectivement, et la consommation de solvant a évolué dans le mauvais sens en même temps — doublant environ pour le Tirzépatide et augmentant de plus de trois fois pour le Tétracosactide. La réduction de la densité de charge permettrait de récupérer une partie du rendement, mais au prix d’une productivité encore plus faible et d’une consommation de solvant encore plus importante. En fonctionnement discontinu, il n’y a pas de réglage qui permette d’obtenir les trois.

5. Comment la MCSGP comble l’écart

La MCSGP — purification par gradient de solvant à contre-courant multi-colonnes — est une forme continue de chromatographie par gradient à deux colonnes. Elle n’améliore pas la résolution de la séparation. Elle modifie ce qui arrive aux fractions que la résolution ne parvient pas à séparer.

Le principe de fonctionnement

  • Deux colonnes, une commutation répétée Pendant qu’une colonne élue, l’autre est chargée. Les rôles s’inversent à chaque commutation, de sorte qu’aucune colonne ne reste inactive et que le processus fonctionne en continu.
  • Les régions de chevauchement sont recyclées, non rejetées L’élution est séparée en impuretés faiblement adsorbantes, la fraction de produit et les espèces fortement adsorbantes. Les deux régions de chevauchement entre elles — produit co-éluant avec des impuretés faibles, et produit co-éluant avec des impuretés fortes — sont renvoyées à la colonne de chargement au lieu d’être rejetées.
  • La dilution en ligne maintient le matériau recyclé sur la colonne Pour le Tétracosactide, une dilution en ligne de 4,5 fois a été utilisée pour garantir que le matériau recyclé se réadsorbe complètement sur la colonne en aval. Pour le Tirzépatide, une dilution de 4 fois a servi un deuxième objectif : empêcher la précipitation ou la gélification pendant les phases de collecte et de recyclage.
  • Le processus converge vers un état d’équilibre cyclique Le matériau recyclé s’accumule jusqu’à ce que le profil de concentration interne se stabilise. Ici, cela a pris trois cycles ; à partir du cycle quatre, les chromatogrammes se sont superposés presque exactement, et les cycles 4 et 5 ont été utilisés pour les calculs de performance.

Maintien des points de coupure : contrôle dynamique basé sur l’UV

Les points de commutation ont été définis à partir du signal UV en direct plutôt qu’à partir du temps écoulé, en utilisant le contrôle de processus AutoPeak. Pour le processus de Tirzépatide, un premier seuil à 15 mAU a ouvert le recyclage côté faible, un second à 200 mAU a démarré la collecte de produit, et une chute à 75 % du maximum du pic — plus un délai de 20 secondes — a initié le recyclage côté fort. Parce que les points de coupure suivent le pic réel, le processus a maintenu un fonctionnement reproductible à l’état d’équilibre cyclique malgré les variations des profils d’élution.

Chromatographie en batch
  • Colonnes Une, opérée par étapes séquentielles
  • Fractions latérales Rejetées, ou re-chromatographiées dans une campagne séparée
  • Rendement vs pureté Un compromis direct — un pool plus large signifie une pureté plus faible
  • Effet d’une faible résolution Réduit directement le rendement et la productivité
  • Contrôle Collecte de fractions, généralement avec analyse hors ligne
MCSGP (à contre-courant)
  • Colonnes Deux, interconnectées et commutant en continu
  • Fractions latérales Recyclées en interne sur la colonne de chargement
  • Rendement vs pureté Largement découplés — les deux peuvent être maintenus élevés
  • Effet d’une faible résolution Absorbé comme temps de cycle supplémentaire, pas de produit perdu
  • Contrôle Commutation automatisée déclenchée par UV (AutoPeak)

Appliqué aux systèmes d’éluants verts, ce mécanisme a récupéré ce que les procédés discontinus avaient rejeté. Le procédé MCSGP éthanol/acide acétique a atteint 88,1 % de rendement à la spécification de pureté de 89,0 % et 6,3 g/Lrésine/h — un rendement et une productivité supérieurs à ceux du lot ACN/TFA conventionnel, en utilisant 3,4 L/g de solvant au lieu de 4,3 L/g. Le procédé MCSGP DMC/AcOH pour le Tétracosactide, qui n’utilisait que le recyclage côté faible, a atteint 93,8 % de rendement à 94,0 % de pureté, dépassant le lot conventionnel sur les deux aspects.

6. Résultats complets : Comparaison des procédés

Le tableau ci-dessous reproduit la comparaison des procédés de l’étude. Pour les procédés discontinus, le pool avec le rendement maximal réalisable dans les spécifications est rapporté ; pour la MCSGP, les valeurs sont des moyennes des cycles 4 et 5 à l’état d’équilibre.

Faites glisser le tableau latéralement pour voir la pureté, le rendement, la productivité et l’utilisation du solvant.

Procédé / système d’éluant Pureté (%) Rendement (%) Productivité (g/Lrésine/h) Solvant (L/g)
Tirzépatide 39 aa · 67,5 % brut · spécification ≥89,0 %
Discontinu — ACN/TFA (référence) 89,981,95,34,3
Discontinu — éthanol/acide acétique 90,743,22,97,8
MCSGP — éthanol/acide acétique 89,088,16,33,4
Tétracosactide 24 aa · 55,1 % brut · spécification ≥92,0 %
Discontinu — ACN/TFA (référence) 93,382,84,85,0
Discontinu — carbonate de diméthyle/acide acétique 92,335,31,617,7
MCSGP — carbonate de diméthyle/acide acétique 94,093,82,97,9

Source : Tableau 3, Prestia et al., Separations 2026, 13, 195 (CC BY). Les valeurs vertes améliorent la référence discontinue ACN/TFA conventionnelle ; les valeurs rouges sont inférieures.

Conditions expérimentales

Colonnes

YMC-Triart C18-S, 150 × 4,6 mm DI, taille de particule 10 µm, taille de pore 12 nm.

Systèmes

Contichrom CUBE 30, contrôlé par ChromIQ v9.0 avec contrôle de processus dynamique AutoPeak.

Chargement et gradient

Chargement de 10 g/Lrésine, gradient linéaire de 10 CV, vitesse d’élution de 300 cm/h, température ambiante.

Éluant du Tirzépatide

20 mM d’acide acétique avec 1 % d’éthanol (A) à 90 % d’éthanol (B) ; référence ACN/TFA à 0,1 % de TFA.

Éluant du Tétracosactide

20 mM d’acide acétique avec 0,1 % de DMC (A) à 5 % de DMC (B), pH 3,2, précédé d’un échange de contre-ions.

Conception du processus

Chromatogrammes discontinus et analyses de fractions importés dans MCSGP Wizard v9.0.4.11 pour définir les paramètres de fonctionnement.

7. Ce que cela signifie pour la fabrication de peptides

La durabilité et la performance des processus ont généralement été traitées comme un compromis dans le traitement en aval des peptides. La contribution pratique de cette étude est de les séparer en deux leviers indépendants — la chimie de l’éluant et le mode de fonctionnement — et de montrer que le second peut compenser le premier.

Pour le Tirzépatide, le procédé continu vert était simplement le meilleur procédé sur tous les axes mesurés : rendement plus élevé, productivité plus élevée et consommation de solvant plus faible que le lot conventionnel, tout en éliminant à la fois le TFA et l’acétonitrile. Pour cette molécule au moins, l’élimination d’un PFAS de l’étape de purification n’a pas eu à être échangée contre la performance du processus. Parce que la consommation d’éluant est directement associée aux déchets globaux de l’étape, et que la dilution du solvant organique empêche le recyclage, une consommation plus faible signifie moins de déchets.

Les auteurs soutiennent également que l’évolutivité et la robustesse opérationnelle de la MCSGP avec AutoPeak soutiennent la mise en œuvre à l’échelle de la fabrication, comme cela a été démontré précédemment pour des produits biopharmaceutiques complexes tels que les oligonucléotides, et que la technique a été caractérisée pour la qualification des processus. Dans ce contexte, ils identifient la viscosité du solvant et la chute de pression associée comme la principale considération supplémentaire lors de l’utilisation d’éluants verts.

Pour une vue d’ensemble — où la MCSGP s’inscrit dans un flux de travail de purification de peptides et ce qu’elle a apporté à l’échelle commerciale — voir la purification de peptides avec MCSGP. L’aspect réglementaire de la même question est abordé dans une autre étude de cette série, qui traite de la caractérisation des processus et de la qualification des performances des processus sur un peptide commercial.

Ce que l’étude ne prétend pas

  • Ce sont des objectifs de pureté intermédiaires, pas des spécifications de libération. L’article indique que les valeurs de 89,0 % et 92,0 % représentent des objectifs de pureté intermédiaires, et que les étapes chromatographiques intermédiaires sont généralement exécutées avec des exigences de pureté moins strictes. Les normes finales de peptides thérapeutiques varient de 99,0 % à 99,9 % et sont atteintes au cours de plusieurs étapes de purification consécutives.
  • Les travaux sont à l’échelle du laboratoire. Deux molécules, colonnes de 150 × 4,6 mm, charge de résine de 10 g/L. L’extrapolation est argumentée à partir de l’expérience MCSGP antérieure plutôt que démontrée ici.
  • La MCSGP verte n’a pas gagné sur tous les critères. Pour le Tétracosactide, la productivité est restée inférieure à celle du lot conventionnel et la consommation de solvant supérieure, car le processus sous forme acétate comprend un échange de contre-ions sur colonne de 8 CV du TFA à l’acétate — une étape que la voie ACN/TFA nécessiterait en aval de toute façon, puisque la substance médicamenteuse est administrée sous forme de sel d’acétate.
  • Les auteurs ont un intérêt commercial. Quatre des cinq sont des employés de YMC ChromaCon, qui commercialise la MCSGP ; l’article le divulgue et rapporte les comparaisons complètes des lots afin que les lecteurs puissent évaluer la base de référence de manière indépendante.

8. Termes clés de cette étude (Glossaire)

Terme Définition
AutoPeak Contrôle de processus dynamique basé sur les UV qui établit les points de coupure chromatographiques à partir du signal en direct du détecteur plutôt qu’en fonction du temps écoulé, permettant ainsi à la commutation de suivre le pic réel.
Fenêtre de collecte La portion du profil d’élution qui peut être regroupée tout en respectant la spécification de pureté. Une fenêtre plus étroite signifie un rendement plus faible à la même pureté.
Échange de contre-ions Remplacement du contre-ion associé à un peptide — ici le TFA par l’acétate — afin que la forme ionique soit compatible avec le système d’éluant et avec le produit médicamenteux final.
État d’équilibre cyclique La condition dans un processus continu où chaque cycle reproduit le précédent. Dans cette étude, elle a été atteinte après trois cycles MCSGP.
Carbonate de diméthyle (DMC) Un solvant organique biosourcé et peu toxique étudié comme substitut vert de l’acétonitrile en chromatographie liquide en phase inverse.
Consommation d’éluant Litres de phase mobile utilisés par gramme de produit purifié. L’article le décrit comme directement associé aux déchets globaux du processus de purification.
Solvant vert Un solvant présentant un risque réduit pour la santé et l’environnement, de préférence d’origine renouvelable et facilement biodégradable, tel qu’évalué par des cadres comme le guide CHEM21 ou l’outil de durabilité des solvants de GSK.
Densité de chargement La masse de matériau brut chargé par litre de résine (g/Lrésine). L’article note qu’une densité de chargement plus faible améliorerait le rendement, mais au prix d’une productivité réduite et d’une plus grande consommation de solvant.
MCSGP Purification par gradient de solvant à contre-courant multi-colonnes : un processus continu de gradient à deux colonnes qui recycle les fractions latérales partiellement résolues entre les colonnes au lieu de les rejeter.
Front de Pareto L’ensemble des meilleures combinaisons réalisables de deux objectifs concurrents — ici le rendement et la pureté. Un éluant vert déplace toute la courbe vers le bas par rapport à l’ACN/TFA.
PFAS Substances per- et polyfluoroalkylées, une classe de produits chimiques synthétiques très persistants soumis à des restrictions réglementaires croissantes. Le TFA appartient à cette classe.
Intensité massique du processus (PMI) Masse totale de matériau entrant par unité de masse de produit. Pour la synthèse de peptides en phase solide, elle varie généralement de 3 000 à 15 000 kg par kg de principe actif.
Productivité Masse de produit produite par litre de résine par heure (g/Lrésine/h). Elle combine le rendement, le chargement et le temps de cycle en une seule mesure de débit.
Recyclage côté fort Retour de la région de chevauchement de queue — produit co-éluant avec des impuretés fortement adsorbantes — sur la colonne de chargement.
Recyclage côté faible Retour de la région de chevauchement de tête — produit co-éluant avec des impuretés faiblement adsorbantes — sur la colonne de chargement.
Rendement (récupération) La fraction du matériau cible chargé qui se retrouve dans le pool de produit collecté, à la spécification de pureté indiquée.

9. Foire aux questions

Oui. Dans cette étude, le Tirzépatide a été purifié avec de l’éthanol/acide acétique et le Tétracosactide avec du carbonate de diméthyle/acide acétique — aucun ne contenant d’acétonitrile ou d’acide trifluoroacétique. Exécutés en chromatographie discontinue conventionnelle, les deux systèmes verts ont satisfait à leurs spécifications de pureté mais ont perdu environ la moitié du produit. Exécutés en procédés MCSGP continus, ils ont atteint respectivement 88,1 % et 93,8 % de rendement, égalant ou dépassant la référence discontinue ACN/TFA à la même spécification de pureté.

La MCSGP — purification par gradient de solvant à contre-courant multi-colonnes — est une forme continue de chromatographie par gradient à deux colonnes. Au lieu de rejeter les fractions latérales dans lesquelles le produit chevauche les impuretés, elle les renvoie à la deuxième colonne pendant que celle-ci est chargée. Le centre pur du pic va au pool de produit ; les épaules impures reçoivent un autre passage. Cela découple le rendement de la pureté, qui sont intrinsèquement en tension dans le fonctionnement discontinu à colonne unique.

L’acide trifluoroacétique est une substance per- et polyfluoroalkylée (PFAS) et est très persistante dans l’environnement, ce qui la place sur la voie d’une réglementation plus stricte. L’acétonitrile, son partenaire habituel dans la purification de peptides en phase inverse, est inflammable et toxique. Les deux sont utilisés en grands volumes : la chromatographie peptidique préparative peut consommer des centaines à des milliers de litres d’éluant par kilogramme de peptide purifié, dont 10 à 40 % sont des modificateurs organiques.

Environ la moitié, dans cette étude. À une spécification de pureté fixe, le rendement du Tirzépatide est passé de 81,9 % avec ACN/TFA à 43,2 % avec éthanol/acide acétique, et le rendement du Tétracosactide est passé de 82,8 % à 35,3 % avec carbonate de diméthyle/acide acétique. La productivité a chuté d’un facteur deux et trois respectivement. Il est important de noter que l’objectif de pureté a été atteint dans tous les cas — la limitation était la largeur de la fenêtre de collecte, et non la pureté réalisable.

Cela dépend de la molécule. Pour le Tirzépatide, la MCSGP avec éthanol/acide acétique a utilisé 3,4 L/g contre 4,3 L/g pour le lot ACN/TFA — environ 21 % de moins, sans acétonitrile ni TFA. Pour le Tétracosactide, elle a utilisé 7,9 L/g contre 5,0 L/g, car ce processus intègre un échange de contre-ions sur colonne du TFA à l’acétate. Cet échange serait de toute façon nécessaire en aval de la voie conventionnelle, puisque la substance médicamenteuse est administrée sous forme de sel d’acétate.

L’étude la traite comme une considération de conception plutôt que comme une barrière. Ses conclusions indiquent que l’utilisation d’éluants verts nécessite principalement de prendre en compte la viscosité du solvant et la chute de pression associée, et identifie cela comme le principal facteur supplémentaire lors de l’extrapolation de la MCSGP verte. L’éthanol est plus visqueux que l’acétonitrile.

Deux, sélectionnés pour leur complexité structurelle contrastée :

  • Tirzépatide — un agoniste dual des récepteurs GIP/GLP-1 de 39 acides aminés avec des résidus non naturels et un diacide gras C20, purifié à partir d’une pureté brute de 67,5 %.
  • Tétracosactide — un analogue de l’ACTH de 24 acides aminés sans modifications inhabituelles, purifié à partir d’une pureté brute de 55,1 %.

Les deux ont été exécutés sur des colonnes YMC-Triart C18-S de 150 × 4,6 mm avec une charge de résine de 10 g/L, sur des systèmes Contichrom CUBE 30. Les essais MCSGP ont utilisé le contrôle de processus AutoPeak déclenché par UV.

Oui. Il est publié en libre accès sous licence CC BY dans Separations (MDPI), il peut donc être lu, téléchargé et réutilisé avec citation. Les tableaux de méthodes complets pour les quatre procédés, les diagrammes de planification MCSGP et les données d’état d’équilibre cycle par cycle sont fournis dans le matériel supplémentaire.

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