ÄKTAready是專為藥物臨床早期生產和工藝規模放大而設計的工業層析系統。該系統使用可隨時更換的預先經消毒滅菌的一次性流路進行操作，也可以作為普通工業層析系統通過在位清洗而重復使用流路，通過配合高流速管路或低流速管路組件，ÄKTAready層析系統可以實現從50ml/min到510L/hr的超寬流速范圍，涵蓋從70mm~450mm內徑的層析柱，靈活用于不同規模的生產純化。

ÄKTAready系統的優勢在于：1，超寬的流速范圍50ml/min~510L/hr。2，通過快速更換無菌管路，可以有效減少不同產品和不同批次生產之間的系統清洗，避免了在位清洗(CIP) 方法的開發和繁冗的清洗驗證 (Validation)。3，同一ÄKTAready系統可以通過快速更換管路用于不同項目或不同產品的生產，配合ReadyToProcess預裝即用型層析柱，可徹底消除不同生物制品間交叉污染的風險。

ÄKTAready系統完全生物兼容性，衛生級的設計符合臨床I-III期藥物開發以及大規模藥物生產的所有GLP和cGMP法規要求。ÄKTAready系統采用UNICORN軟件進行自動控制，系統包括完整的系統流路、層析柱安裝指南和系統驗證支持文件。

ÄKTAready自動層析系統具有以下優勢：
 超寬的流速范圍涵蓋從中試到放大生產的不同規模，經濟靈活
 無菌流路更換簡單快速，避免了系統清洗方法的開發，快速滿足清潔驗證的需要
 操作步驟更加簡單，提高生產效率，具有更好的經濟性。減少不同產品和批次間的等待周期，提高廠房和設備利用率
 徹底消除不同產品和批次之間的交叉污染風險
 在UNICORN同一平臺上實現成功的工藝放大
 完善的GMP驗證支持文件

ÄKTAready系統作為ReadyToProcess即用型靈活生產平臺的一部分，其整個生產過程可以實現快速即插即用，操作方式簡便易行。生產純化任務結束后，RTP即用型層析柱和即用型流路（ÄKTAready流路）可以拋棄或經過在位清洗后重復用于同樣純化步驟的其他生產批次中。

ReadyToProcess即用型概念顯著減少操作步驟，從而大大提高了生產過程的速度：省去了清洗方法的開發和清洗驗證工作，且易于安裝。ÄKTAready層析系統的流路可以在1hr內快速更換。由此，節約了時間，降低前期資本投資和生產啟動成本，節省人力和輔助設施(水系統，儲罐)等費用。

系統設計和描述

ÄKTAready工業層析系統由ÄKTAready層析系統主機，UNCORN軟件和預先消毒的一次性ÄKTAready流路組成，其中ÄKTAready流路包括了各種傳感器和檢測流通池。該系統專為等度洗脫而設計。用戶可自行進行安裝和操作認證（IQ/OQ），也可由GE有資質的專業人員進行認證。每次更換流路后可以通過UNICORN軟件自動進行安裝測試，符合GMP的驗證要求。

圖1. ÄKTAready系統（1）泵入口（2）泵管和（3）系統主流路。

ÄKTAready流路

ÄKTAready系統可以分別兼容兩種不同內徑的流路，從而實現從3~510L/hr的超寬流速范圍。其中小內徑的低速流路通常適用于內徑小于200 mm的層析柱（< 5 L柱體積），其最高流速為175 L/hr。內徑較大的高流速流路通常配合使用內徑為200 mm或以上的層析柱（> 10 L柱體積，甚至更大），其最大流速可達510 L/hr。每個流路都包含三個獨立的部件（圖1）：泵入口，泵管和系統主流路，當需要將流路與系統連接時，可以輕松地將這些部件進行快速組裝。此外，Unicorn安裝向導還提供循序漸進的用戶操作向導和文件說明，方便流路的安裝和測試。

ÄKTAready流路的構造如圖2所示。入口閥門（A）可自動選擇適合的入口管道用于樣品或緩沖液。泵（B）可通過壓力感應器（C）和空氣陷阱（E）將液體傳輸至層析柱（G）進行分離。在泵和空氣陷阱之間設有兩套閥門：空氣陷阱閥（D），用于跳過空氣陷阱（圖3b），以及柱位閥（F），用于跳過層析柱。空氣陷阱還裝有手動排氣閥（未顯示）。

液體經過層析柱（G）后，流經第二個壓力傳感器（H），該傳感器中包含一個pH電極。隨后液體通過流量計（I），該流量計包含一個紅外溫度探頭，一個電導檢測器（J）和一個紫外檢測器（K）（圖3c）。流路上最后一個傳感器為第三個壓力傳感器（L）。經過傳感器后，液體通過出口管進入出口閥（M），出口閥可切換實現液體排廢液或組分收集。

耐用性和衛生級設計

ÄKTAready系統能耐受蛋白質純化時常用的各種化學制劑，其中包括用于結合，洗脫和清洗的各種緩沖溶液，以及用于柱再生和在位清洗的溶液。

所有的流路材質都經過認證，整個無菌流路用后可以一次性拋棄，也可以在位清洗反復使用。所有接觸料液的材料完全生物兼容性（符合美國藥典USP VI級），并且所有材質都可以追溯相應的生產批次。后面的參數規格部分列出了所有的材質。

無菌流路的生產環境非常嚴格，并依據認證方案在潔凈工作環境（ISO 8級）中進行生產包裝。泵管預先經過高壓蒸汽滅菌（121度，15 min）處理。其他流路組件除pH傳感器外都經過γ射線（25 kGy）照射滅菌。為防止污染，ÄKTAready流路運輸過程中采用雙層塑料袋封閉包裝。流路生產過程的開發中，每套流路在γ照射/加熱處理之前都經過了菌落數（CFU）分析，內毒素以及總有機碳（TOC）等嚴格檢測。

產品法規文件和服務

法規機構要求藥品生產企業在設備投入生產應用前得到法規資格認證。ÄKTAready層析系統已經集成了工藝安全的設計理念，包括可隨時更換的無菌流路等。每套ÄKTAready流路都有非常完備的文檔資料以及驗證支持文件。

圖2.（a）ÄKTAready流路配置。（b）ÄKTAready系統上空氣陷阱的位置（c）溫度探頭，電導檢測器和紫外檢測器。
 
• 產品文檔 - 提供接觸料液管路的詳細材質信息，并具有完整的可溯源性，包括USP VI認證以及無動物源性認證。該文檔隨ÄKTAready流路一并交與客戶。

• ÄKTAready流路法規支持文件（RSF）- 提供生產工藝以及可析出化合物的安全評價報告。法規支持文件可從www.gelifesciences.com/rsf下載

• 驗證文件 – ÄKTAready系統中集成了流路的一整套功能測試操作方案。每個流路組件中同時提供組件和壓力的標準測試方案。

• FastTrak Validation™  - 提供各種完備的文檔資料和現場認證等專家服務。

UNICORN軟件實現可驗證的自動控制

UNICORN軟件的安裝向導功能可對流路進行自動安裝和功能性檢測。自動安裝向導可以確保管路組件的正確的連接、安裝以及流路和傳感器的功能檢測。系統會自動生成完整的安裝步驟報告，包括向導說明、該流路材質的可追溯性、流路生產信息以及各組件測試結果。同時安裝向導還包括層析柱安裝說明和報告。

UNICORN已經通過第三方機構的獨立審記，根據FDA 21 CFR Part 11以及cGMP要求生產設計，從而實現可工藝驗證的全自動控制。其記錄系統采用記錄鎖定和可追蹤的審計日志文件。為了達到整合的目的，UNICORN可通過過程控制的對象鏈接和嵌入（OPC）在整個廠區范圍內與控制系統進行對話。OPC支持一系列的應用如實時數值存儲和保護敏感信息的安全控制等。

結果的可重復性和放大操作

ÄKTAready系統可進行工藝放大和小規模生產。用戶可在實驗室規模下進行工藝參數的確定，然后放大至ÄKTAready。此外，為ÄKTAready建立的工藝還可隨時轉移至ÄKTAprocess™系統進行大規模的GMP生產。由于所有的ÄKTA系統都采用同樣的UNICORN控制軟件，因此層析純化工藝可以在同一個UNICORN平臺上成功的得到快速地放大。

用于ReadyToProcess層析柱的介質也有單獨包裝的層析介質供選擇。通過PreDictor™， Tricorn™或XK層析柱可快速地建立純化工藝。在實驗室規模的純化得到優化后，為保持相同的動態載量，可在維持停留時間恒定的前提下進行工藝放大。一般在增加柱內徑的同時保持流動相線性流速和樣品/柱床體積比恒定，可以實現成功的線性放大。

圖3. ÄKTAready上不同規模層析的洗脫圖譜比較 (其中XK 16/40裝填Capto S層析介質并采用ÄKTAexplorer系統)其中洗脫緩沖液分別為 50 mM醋酸鈉，0.3 M NaCl，pH 5.0和50 mM 醋酸鈉，0.65 M NaCl, pH 5.0。每次洗脫采用3個柱體積進行洗脫。

工藝放大研究

我們進行了工藝放大的研究，研究結果表明使用不同規模的ÄKTA層析系統和層析柱，可以在同一個層析平臺上達到一致的蛋白質分離實驗結果。樣品為兩種模型蛋白的混合物：牛血清白蛋白BSA（分子量66000）和乳鐵蛋白（分子量90000），將混合樣品分別使用不同大小規格的層析柱進行分離，比較所得到的不同的層析圖譜。此處使用的層析柱包括：XK 16/40 裝填Capto S介質；BPG™ 100裝填1.5 L Capto S 介質（柱床高度均為20 cm）；ReadyToProcess (RTP) 分別預裝填Capto S 2.5 L， RTP Capto S 10 L以及RTP Capto S 20L。

圖3的結果顯示可以從XK 16/40直接放大到RTP 20 L柱，并且所有使用的ÄKTA層析系統都可以得到相似的結果。