上流バイオプロセスにおける時間ゲートラマンスペクトロスコピーによる分析感度の向上
Mahdi Mubin Shaikat1, Venkata Gayatri Dhara2, James K Drennen1,3
1Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Duquesne University, Pittsburgh, PA, 15282, USA.
Bioprocess and biosystems engineering
|December 20, 2025
まとめ
時間ゲートラマンスペクトロスコピー（TGRS）は、哺乳類細胞培養における蛍光干渉を効果的に低減します。この進歩により、重要な分析物のシグナル対雑音比と検出限界が改善され、上流バイオプロセスのモニタリングが強化されます。
科学分野:
- バイオテクノロジー
- 分析化学
- プロセス分析技術（PAT）
背景:
- 上流バイオプロセスは、代謝状態の評価のために、pH、溶存酸素、および分析物濃度などの重要なパラメータのモニタリングに依存しています。
- ラマンスペクトル（RS）は、インラインモニタリングのためのプロセス分析技術（PAT）ツールですが、蛍光干渉に悩まされています。
- RSにおける蛍光干渉は、シグナル対雑音比（SNR）を低下させ、検出限界（LOD）を増加させ、正確な分析を妨げます。
研究 の 目的:
- 哺乳類細胞培養モニタリングにおける蛍光干渉を克服するためのPATツールとして時間ゲートラマンスペクトロスコピー（TGRS）を評価すること。
- CHO細胞培養における主要分析物のSNRとLODを改善するためのTGRSの影響を評価すること。
- 上流バイオプロセスの制御を改善するために、TGRSを使用した分析物の検出可能性を実証すること。
主な方法:
- 哺乳類細胞培養サンプルへの時間ゲートラマンスペクトロスコピー（TGRS）の適用。
- 純粋成分モデリングと正味分析信号（NAS）を使用したデータ分析。
- パフォーマンス改善を定量化するためにシグナル対雑音比（SNR）と検出限界（LOD）を計算しました。
主要な成果:
- TGRSはラマンスペクトルにおける蛍光干渉を大幅に低減しました。
- CHO細胞培養サンプル中の5つの主要分析物に関するSNRとLODが大幅に改善されました。
- 分析物の検出可能性が向上し、より正確なプロセスモニタリングが可能になりました。
結論:
- 時間ゲートラマンスペクトロスコピー（TGRS）は、上流バイオプロセス用の実行可能なPATツールです。
- TGRSは、蛍光干渉を軽減することにより、従来のRSの限界を克服します。
- この技術は、複雑なバイオプロセスシステムにおける分析物の正確なモニタリングと検出を容易にし、プロセス制御を改善します。
