Freeze-drying of vaccines: Contribution of mathematical modelling for assessing product heterogeneity and scale-up risks

par Bernadette Scutella

Projet de thèse en Génie des procédés

Sous la direction de Ioan Cristian Trelea et de Fernanda Fonseca.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement et Santé , en partenariat avec GMPA - Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires - UMR INRA/AgroparisTech (laboratoire) et de AgroParisTech (France) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    La lyophilisation est un procédé couramment utilisé dans l'industrie pharmaceutique pour stabiliser des molécules labiles, tels que des protéines ou des peptides qui sont sujettes à la dégradation ou inactivation ou en solution à des températures supérieures à l'ambiante. Lyophilisation est un processus coûteux, cependant, car il consomme un niveau élevé de l'énergie et de temps par rapport aux autres procédés de séchage tels que le séchage par atomisation. Si les limites du lyophilisateur commerciale ne sont pas prises en compte lors de l'élaboration du cycle de lyophilisation à petite échelle, une défaillance du processus peut se produire et conduire à une dégradation irréversible du produit tels que l'effondrement. Afin de concevoir un processus de lyophilisation optimisé il est nécessaire (i) à développer une formulation appropriée, (ii) pour caractériser les conditions de chaleur et de transfert de masse du lyophilisateur et le conteneur système sélectionné (iii) d'évaluer la capacité de lyophilisateur et (iv) concevoir les conditions de fonctionnement en conséquence. Des objectifs: - Pour évaluer l'hétérogénéité des conditions de transformation et de leur impact sur la qualité du produit local en utilisant la modélisation mathématique du processus de lyophilisation (séchage primaire et secondaire) - Développer et appliquer des méthodes basées sur des modèles d'analyse des risques et optimisation des processus complémentaires à ceux déjà en usage chez GSK (PAT outils, des connaissances et de développement produit de cycle), en collaboration avec des scientifiques de l'UMR GMPA laboratoire, permettant l'extension de modèles mathématiques existants de le processus de gel de séchage et la création d'un espace de conception de processus, tout en intégrant les capacités de l'équipement commercial. Acceptabilité du produit de qualité sera considéré. (The information in this document is confidential to the persons to whom it is addressed and should not be disclosed to any other person.)

  • Titre traduit

    Freeze-drying of vaccines: Contribution of mathematical modelling for assessing product heterogeneity and scale-up risks La lyophilisation des vaccins: contribution de la modélisation mathématique à l'évaluation de l'hétérogénéité des produits et de


  • Résumé

    Freeze-drying is a commonly used method in the pharmaceutical industry to stabilize labile molecules such as proteins or peptides that are prone to degradation or inactivation in solution or at temperatures higher than ambient. Freeze drying is an expensive process, however, since it consumes a high level of energy and time in comparison to other drying processes such as spray drying. If cycle conditions are designed far from optimum, unnecessarily long primary and secondary drying times can result. Moreover, if the limitations of the commercial freeze dryer are not taken into account during the development of the freeze drying cycle at small scale, process failure can happen and conduct to irreversible degradation of the product such as collapse or melt back. In order to design an optimised freeze drying process it is necessary (i) to develop a suitable formulation, (ii) to characterise heat and mass transfer conditions of the selected freeze-dryer and container system (iii) to evaluate the freeze-dryer capability and (iv) to design the operating conditions accordingly. Objectives: - To assess the heterogeneity of the processing conditions and their impact on local product quality using mathematical modelling of the freeze drying process (primary and secondary drying) - To develop and apply model-based process risk analysis and optimization methods complementary to those already in use at GSK (PAT Tools, product knowledge and cycle development), in collaboration with scientists of UMR GMPA Laboratory, allowing the extension of existing mathematical models of the freeze drying process and the creation of a process design space, while integrating the commercial equipment capabilities. Product quality acceptability will be considered. (The information in this document is confidential to the persons to whom it is addressed and should not be disclosed to any other person.)