一次性使用技术已经改变了传统的生物制药生产，其在抗体-药物缀合物以及细胞和基因治疗产品等新兴应用中的采用正在迅速增加。

这些颠覆性技术在2019年疫情冠状病毒疾病期间也产生了重大影响，有助于推动工艺开发，以制造新的单克隆抗体疗法和疫苗。一次性系统提供封闭的即插即用解决方案，并实现过程强化和连续处理。仍然存在一些挑战，为推进一次性传感器及其与一次性系统的集成、开发新型塑料材料以及实现互换性设计标准化提供了机遇。由于行业变化迅速，需要对当前的一次性技术进行整体分析，总结材料科学的最新进展以及这些技术在端到端生物工艺中的实施情况。

一次性技术(SUT)在生物制药过程中只使用一次，作为传统可重复使用的不锈钢设备的替代品，已经越来越受欢迎。通常，这些系统是多层聚合物膜结构，根据规模，通常具有塑料或金属支撑结构糖心vlog官网。一次性或一次性组件，如摇瓶、过滤器和管道，长期以来一直用于药物制造，而更先进的SUT在1996年WAVE生物反应器和2004年HyClone搅拌罐生物反应器发布后开始流行。SUT已不再处于婴儿期，从早期发现到工艺开发，直至商业规模生产，都已得到广泛应用。

上游生产率的提高，加上工艺强化的努力，减少了所需的设备尺寸，从而减少了设施占地面积。使一次性选项成为不锈钢替代品的可行且经济的替代方案高价值生物制剂，如个性化治疗产品和利基疫苗，也变得越来越普遍，因此支持在未来完全配备SUT的设施。

对SUT的巨大反应和接受证明了这些系统提供的许多优势。能够进行端到端的封闭处理使一次性设备成为解决交叉污染问题和控制安全状况(即操作人员接触产品)的理想选择，使生物处理套件成为简单的受控非保密环境。反过来，这允许类似舞厅的设施设计，并提供多产品制造所需的灵活性使用可重复使用的不锈钢设备的药物制造设施通常需要4到5年的时间来建造，还需要额外的时间来进行工厂验证。这导致资本支出超过4.5亿美元。

这在临床试验和早期商业生产过程中意味着巨大的风险，尤其是对于初创的中小型生物制药公司而言。畅销药物的兴起，加上生物仿制药和个性化药物产品的流行，为一次性技术成为缩短上市时间和提高制造灵活性的最佳解决方案铺平了道路，同时推迟了早期资本支出。完全配备一次性设备的设施可以在几个月甚至几周内投入使用，而新的不锈钢设施目前只用于大批量和成熟的生物制品生产比较不锈钢和SUT成本的案例研究。表明，资本支出和运营支出分别可节省大约70%和25%一次性系统(SUS)的即插即用模块化设计允许按需生产。

不同活动和产品之间的周转时间很快，使其成为合同制造组织事实上，采用SUT的最常见原因是消除了不锈钢设备所需的昂贵且耗时的原位清洗(CIP)和原位蒸汽(SIP)操作这具有降低能源成本的连锁效应。减少化学品的使用；显著减少设施占地面积，无需内部注射用水(WFI)工厂和储存；和劳动力需求的总体减少。

SUT的模块化和灵活性，加上快速安装，使它们成为流行病或生物防御场景中疫苗生产的理想候选产品。当前的冠状病毒疾病2019疫情和快速大规模疫苗生产的要求导致了对SUS的需求激增。随之而来的是严重的供应问题和高纯度聚合物相反，60%的供应商认为需求的增加导致了SUS商业生产能力的更快和更广泛的扩张。以及资金的增加单一卫生系统的模块化性质使无力承担不锈钢设施重大投资的发展中国家的当地制造业能够支持其国内和区域市场。这种方法可以简化供应物流；减少交货时间、进口税和运输成本；并实现独立的本地生产，导致公平的疫苗和生物制品制造。

截至2019年，吸收主要用于研发(R&D)阶段的上游业务(71.2%)，而只有36%的生物制药公司在商业制造中使用SUS随着新产品进入市场。随着供应链、材料科学和坚固性的改善，用于商业制造的单一用途平台有望增加。事实上，目前的数据显示，2020年单一系统主导了R&D和临床规模，BioPlan Associates第17次年度报告中调查的80%以上的公司报告在其整个流程中“大量使用”SUT。随着摄取量的增加，更好的可萃取物和可滤出物(E&L)数据变得可用，使SUS更容易被监管机构接受。

事实上，美国食品药品监督管理局指南现在声明SUT促进符合cGMP(现行良好生产规范)和整体简化产品开发持续的创新意味着一次性传感器和跨上游和下游一次性操作的实时监控更加普遍。进一步加强了监管机构对改进的过程分析技术一致性的认可。虽然实施SUT显然有许多好处，但一些顾虑阻碍了更广泛的采用。这些包括设备兼容性和缺乏标准化；E&L污染，可能对产品质量和患者安全产生不利影响。

供应链风险和供应商对可用性和质量的依赖；废物管理；以及袋子破裂和连接泄漏造成产品损失的风险糖心vlog在线观看。可用配置和规模的限制导致对非标准定制系统的需求，这是另一个缺点。热量和氧气传递的历史低效也导致了微生物发酵工艺的低采用率虽然资本支出减少、上市时间缩短、灵活性提高以及避免CIP/SIP操作。但耗材的高成本是阻碍采用的另一个主要因素此外，如果没有安装清洁的公用设施(WFI、SIP和CIP系统)，媒体准备等辅助操作通常会被外包。这增加了有限保质期的复杂性，特别是在较大数量的情况下，以及对物流策略的要求，经常导致较长的交货时间和订单积压。本文综述了目前可用的SUT在生物制药和他们的使用。

建筑材料是单一卫生系统的关键方面，这导致了大量旨在解决与E&L相关的问题的研究。作为生命周期管理的一部分，对一次性技术的可持续性进行了研究。这些技术的使用涵盖了生物制造中化学工程单元操作的多样性，并且有许多持续改进和创新的机会。随着创新、改进和投资的继续，现在提供给生物制药制造商的过多设备使得完全一次性设施的前景成为可能。

生产过程的强化和进步意味着产品效价的提高，从而减少了对大量生产过程的需求，使SUS能够实现大规模生产。说明了用于原料药和药品生产的一次性组件和系统。虽然没有提供所有可用su的详尽列表，包括各种设备、规模和配置的全面总结。在上游加工中，一次性设备已经成功地从细胞库整合到商业生产运营中。由于单克隆抗体(mAb)的生产占据了药物市场价值的很大一部分，并且中国仓鼠卵巢(CHO)细胞被用于70%的基于mAb的产品。

大多数单次使用的技术开发都是针对基于哺乳动物细胞的培养尽管与微生物发酵相关的困难阻碍了该领域的发展。但最近的进展已经满足了微生物细胞加工所需的高氧需求和快速温度变化。目前可用于哺乳动物和微生物细胞过程的量程分别高达6，000 L和1，000 L，大部分设计与不锈钢相似。运输、处理和安装的材料特性和物流是影响大规模设计以及确保充分混合、氧传质和规模经济的主要因素。一次性生物反应器是最复杂的SUS，通常由100多个组件/部件组成，一直在稳步发展。它们最初是为过程开发应用而出现的。

随着技术、薄膜配方和工艺产量/滴度的改进，开始向商业化生产过渡。HyClone一次性生物反应器(SUB)容量为250升，是第一个发布的大规模平台。HyClone由传统的不锈钢容器设计而成，配有顶部驱动的偏心轴向倾斜叶片叶轮，无需挡板即可消除流体涡流随着时间的推移。

该产品已大大发展为HyPerforma产品系列，包括HyPerforma SUB(可提供50-2000升)，以及最近的HyPerforma增强型SUB(50-500升)和HyPerforma dyna drive(50-5000升)。HyPerforma Enhanced是对原始设计的保守改进，增加了叶轮直径与油箱的比率(电汇= 0.37)以在给定的叶尖速度下以较小的剪切力还对喷射技术进行了改进。以在给定的气体流速下改善传质并提高可扩展性这些硬件的改变导致氧传质系数提高了三倍，kLa≈ 20/h。每输入体积的功率提高两倍，P/V < 100 W/m3，使生物反应器能够支持高细胞密度培养过程HyPerforma DynaDrive是一种新设计的长方体容器，配有偏心改良倾斜叶片涡轮叶轮。能够实现更高的kLa(> 40/小时)和类似P/V(< 80瓦/米3)到HyPerforma增强版。

此外，双叶片清扫叶轮和横流式喷雾器可实现低体积搅拌和曝气，调节比高达20:1，相当于总体积的5%。因此，相同的容器对于体积明显更小的细胞培养同样有效，消除了在培养种子培养期间对多个容器的需要。并降低了后勤复杂性和操作成本，同时提高了过程效率，减少了所需的连接和转移重要的是，从50微升HyPerforma DynaDrive到2000微升。作为新技术，潜艇被设计成不同的结构。传统的不锈钢反应器是圆柱形的，带有碟形封头，设计用于承受高压。尽管一次性设备通常符合相似的几何形状，以实现更简单的过程转移和用户保证，但这些灵活的系统也可以轻松探索不同的配置DynaDrive的长方体形状是设计创新的一个很好的例子。Allegro是另一种立方形接头，安装有环形分布器和轴向倾斜叶片涡轮式叶轮电汇= 0.5，并提供kLa≈ 41/h。