当下,不锈钢反应器和一次性反应器在市场上各自占据着半壁江山,拥护者们也各执己见。纵观现代整个生物工艺过程,一次性材料被用于培养基、缓冲液的制备以及无菌灌装,而不锈钢材料被用于大规模发酵。两者的结合被用于整个细胞培养过程,色谱分离和过滤。那么对于国内制药企业来说,如何选择适合自己的反应器呢?
     我们从以下几个方面比较了一次性设备和不锈钢设备

一.成本比较

     有人说一次性反应器成本更低,这个不一定,这取决于生产的产品种类多少以及生产的规模和其它因素。使用一次性设备核心出发点就是减少一些复杂程序导致的成本,比如不锈钢设备的清洗,消毒和维护。但是是否能达到目的呢?
     这个数据来自于通用公司从过程经济角度对不锈钢反应器和一次性反应器的比较分析,我们明显可以看出使用一次性反应器每一批次的成本要明显高于不锈钢反应器,约高30%。
     另外,一次性设备尚不完全成熟,比如自动化程度不足,某些环节只能依赖繁重的手动操作,需要大批技术娴熟的工人。因此人力成本也是使用一次性设备需要考虑的一大因素。但与此同时,一次性反应器系统可以更加快速的的安置、投入使用并产生效益,能在最短时间内将资金成本回收。

二.机械性能的比较
     这张表格是摘自罗氏的一份研究报告,红色是代表一次性反应器性能不过关。我们知道现在有些品牌的一次性反应器曾经遇到的诸多问题,如搅拌,自动化,袋子泄漏等,已经得到了很好地解决,并且已经在实践中取得成功。但是一次性反应器仍然有很大的提升空间。
     这张图引用的是Avid Bioservices的数据,蓝色代表不锈钢反应器(1000 L规模),红色代表一次性反应器(1000 L规模)。从这张图可以看出不锈钢反应器的结果略好于一次性反应器,但是由于细胞株的进步使得不锈钢反应器的微小的优势显得不太重要。还有很多单抗通过补料分批发酵即可以做到3 g/L以上的浓度,浓度越高越可能将反应器的规模降下来,使得一次性反应器更加具有优势。目前,在2000 L规模以下,一次性反应器与不锈钢反应器的表现很接近。因此,从技术层面来说,笔者认为不锈钢反应器的市场潜力可能在于更大规模的发酵(> 2000 L)或者针对某些单抗药,比如浓度经过优化只有1 g/L。
     而且,在Roche一项对一次性反应器性能评估研究中,他们发现一次性反应器与不锈钢反应器生产的6种蛋白各项理化指标非常相近,比如IEC和糖型。

三.应用现状比较

     当下,一次性设备占有主导地位的领域在于商业化前期阶段,如小试与中试的R&D, 试验阶段的供给生产。而大规模的商业化生产的主力仍然是不锈钢设备。
     另外来自辉瑞的高管Gerald Kierans在2014年都柏林举办的年度生物制造论坛上也指出对他们在爱尔兰的工厂来说自动化驱动的不锈钢反应器从经济上依然强于一次性装备,因而他们远未到考虑更换成一次性装备的阶段。
     因此,选择合适的设备,企业应先对自身进行分析,并对如下关键问题做出回答。第一,你的企业属于什么性质?是CMO,是处于研发阶段的小企业还是处于二期三期甚至商业化生产的大型制药企业?对于CMO来说,反应器的灵活性非常重要,因为他们不止生产一种产品,所以这类企业可能倾向选择一次性反应器。然而,当生产规模达到一定程度时,不锈钢反应器的经济优势即体现出来。
     第二,对于有建立生产平台的企业来说,要评估好一种药到底有多大的市场需求,针对多大的人群?对于某些生产biosimilar的企业,可能潜在的市场规模并不大,也就是说可能远达不到某些生物药年销售额几十亿美元的规模,这种情况下就需要综合权衡了。
     最后引用罗氏一位高管在2017年美国圣地亚哥一次峰会上的话结束本文:“未经系统性的权衡即跟进一次性装备可能导致以下几种情况,第一,只是简单的复制,未能吸取已有的经验教训,导致各种弊端。第二,未经系统性的权衡,导致各生产基地之间,研发与生产之间不匹配”。