當(dāng)數(shù)字孿生與高速發(fā)展的生物醫(yī)藥行業(yè)碰撞，給藥物設(shè)計和研發(fā)、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、以及質(zhì)量控制帶來了煥然一新的感受。國內(nèi)外 Top 藥企已建立 DT 系統(tǒng)，搭配 PAT 技術(shù)獲得大量的實(shí)時數(shù)據(jù)。GSK 建立了新冠疫苗佐劑生產(chǎn)的 DT 系統(tǒng)，快速進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，加快工藝開發(fā)的周期。國內(nèi)復(fù)宏漢霖將 DT 技術(shù)應(yīng)用于抗體下游的純化過程，整合了離子交換層析模型和在線檢測系統(tǒng)建立 DT 系統(tǒng)，提升抗體樣品純化工藝的收率。

在此過程中應(yīng)用的過程分析技術(shù)（PAT）是 DT 的拍檔，安捷倫 Infinity II Online LC 在線超高效液相色譜系統(tǒng)，作為最新的 PAT 工具實(shí)現(xiàn)了自動化的在線取樣，稀釋以及檢測，是實(shí)現(xiàn) DT 的重要一環(huán)。

離子交換層析工藝是生物制藥下游純化過程中的關(guān)鍵步驟（圖 1），用 ÄKTA 蛋白純化系統(tǒng)對抗體進(jìn)行純化時，各種變量（如酸堿峰含量、上樣量、緩沖液等）波動會影響純化收率，如果采用傳統(tǒng)的分袋收集，離線檢測后合樣的方法，不僅分析結(jié)果滯后，而且操作繁瑣，收率較低。因此考慮將 Online LC 系統(tǒng)應(yīng)用于陽離子交換層析（CEX），實(shí)現(xiàn)對層析過程中樣品的實(shí)時取樣、分析（圖 2），并通過 Online LC 軟件系統(tǒng)與主服務(wù)器（Server）進(jìn)行自主通訊，實(shí)現(xiàn)純化過程的實(shí)時反饋控制。

基于 Online LC 在線實(shí)時監(jiān)控技術(shù)，搭建抗體下游離子交換層析過程的 DT 系統(tǒng)（如圖 3），通過 Server 控制 ÄKTA 純化系統(tǒng)，運(yùn)行離子交換層析方法，然后自動觸發(fā) Online LC 系統(tǒng)開始取樣、樣品稀釋、進(jìn)樣、分析和數(shù)據(jù)處理，接著把結(jié)果傳回服務(wù)器，通過 CEX 機(jī)理模型模擬計算收集區(qū)間，進(jìn)而實(shí)時控制 ÄKTA 系統(tǒng)的收集策略，實(shí)現(xiàn)全自動化運(yùn)行，從而建立了離子交換層析過程的 DT 系統(tǒng)。

基于以上 DT 系統(tǒng)，在不同上樣條件下，比較了 DT 預(yù)測結(jié)果與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖 4），DT 系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對單抗電荷異構(gòu)體的準(zhǔn)確控制與收率預(yù)測，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比電荷異構(gòu)體的比例和收率差異均在 2% 以內(nèi)，模型擬合和驗(yàn)證的 RMSE 分別為 8.1% 和 7.4%。表明基于 Online LC 構(gòu)建的 DT 系統(tǒng)可以較好地實(shí)現(xiàn)陽離子交換層析工藝的模擬，預(yù)測和控制。