Fleksible synteseløsninger for produksjon av høykvalitets polyetylenglykol (PEG) -forbindelser

Polypure er en global leverandør av avansert og høykvalitets polyetylenglykol (PEG) til farmasøytiske og bioteknologiske anvendelser. For å sikre høy og repeterbar kvalitet og pålitelig drift valgte de Büchi reaktorløsninger, Huber sirkulasjonstermostater og Vacuubrand vakuumpumper levert og installert av NMAS. Resultatet er robuste, modulære og multifunksjonelle synteseløsninger som gir god kontroll, minimaliserer sidereaksjoner, og gir dermed produkter av høy kvalitet.

Om Polypure

Polypure AS er en pioner og verdensledende aktør innen avanserte PEG-forbindelser. Polyetylenglykol (PEG) er en polymer at etylenglykol, dvs flere slike molekyler bundet sammen i en kjede. Selskapet spesialiserer seg innenfor høyrensede og monodisperse (alle molekyler har nøyaktig samme størrelse) PEG-derivater for avanserte og utfordrende farmasøytiske og bioteknologiske anvendelser.

Polypure har hovedkontor og alle operasjoner på Fornebu utenfor Oslo, og har siden etableringen i 1999 levert produkter til forskning og utvikling, kliniske utprøvninger, og til legemidler og andre produkter som er godkjent for salg. De har holdt fast ved sine grunnleggende prinsipper: innovasjon, kvalitet og kundetilpasning. Teamet bak selskapet har en dokumentert historie med produktutvikling og banebrytende kjemisk innovasjon, noe som danner grunnlaget for Polypures ledende posisjon globalt.

Selskapets overordnede mål er å levere de mest innovative og rene PEG-derivatene på markedet, og de jobber tett med kundene sine for å utvikle skreddersydde og fremtidsrettede produkter. For å lykkes med dette kreves det en driftssikker lab, og utstyr som man kan stole på.

De fleste tilgjengelige PEG-produkter i markedet er polydisperse, noe som betyr at de inneholder en bred distribusjon av kjedelengder. For eksempel, kommersielt metoksy-PEG2000-amin inneholder 25–35 ulike kjedelengder. Polydisperse PEG-derivater kan også inneholde urenheter, som dimere eller hydrolyserte forbindelser. Monodispers PEG har derimot én definert kjedelengde, noe som gir bedre reproduserbarhet og kontroll i krevende applikasjoner.

Hos Polypure oppnås monodisperse PEG-produkter gjennom en kombinasjon av kromatografi og organisk syntese. Dette gir heterobifunksjonelle PEG-derivater med lengder opptil n = 115 (tilsvarende molekylvekt 5 kDa) og renhet over 95 %. Den høye renheten og tilpasset funksjonaliseringen gjør monodisperse PEG verdifull i bioteknologi og farmasi, blant annet innen:

  1. PEGylering av legemidler og peptider
    Kovalent tilkobling av PEG forbedrer løselighet og biotilgjengelighet for hydrofobe molekyler og peptider, samtidig som syntese og formulering forenkles.
  2. Funksjonalisering av mikro- og nanopartikler
    KGullpartikler i immunoassays funksjonaliseres med korte PEGer, som metoksy-PEG-6-thiol og biotin-PEG-10-thiol, for å hindre uspesifikk proteinbinding
  3. Antistoff-legemiddelkonjugater (ADCs)
    ADCs bruker en «linker» for å koble legemidler til antistoffer. Monodisperse PEG-linkere, som azido-PEG-7-diglycolic acid eller maleimidopropionyl-PEG-27-NHS-ester, sikrer presis og repeterbar biokonjugering samtidig som legemiddelfrigjøring og løselighet kan tilpasses.
  4. Nye anvendelser
    Strengere reguleringer og behovet for konsistente produksjonsprosesser øker etterspørselen etter monodispers PEG. Utvikling av nye anvendelser pågår, som for eksempel PEGylering av lipidnanopartikler kjent fra COVID-vaksiner, og PEGylering av større molekyler, f.eks. proteinbaserte legemidler.
NMS Case Article.png

Utfordringen

Polypure produserer avanserte PEG-derivater med ekstremt høye krav til renhet, repeterbarhet og prosesskontroll. Hver batch må være identisk med den forrige – uten rom for variasjon. Samtidig jobber de prosjektbasert, med kundespesifikke synteser som krever rask omstilling mellom oppsett og fleksibel bruk av utstyr.

Kombinasjonen av organisk syntese og rensing i samme prosesslinje stiller ekstra høye krav til tetthet, materialkompatibilitet og presis temperaturstyring. Selv små lekkasjer eller temperatursvingninger kan ha innvirkning på produktets kvalitet– noe som stiller høye krav til prosessutstyret.

Utfordringen var todelt:

  • Teknisk: å bygge et reaktorsystem som kunne omkonfigureres uten å miste vakuumtetthet eller prosesstabilitet.
  • Operasjonelt: å sikre høy oppetid og effektiv drift i en produksjonsmodell der hvert oppdrag er unikt og tidssensitivt.

Polypure trengte en robust og multifunksjonell reaktorløsning som kunne levere de samme resultatene – stabilt hver gang.

Løsningen

Polypure valgte syntese- og renseutstyr fra Büchi sammen med NMAS som rådgiver, service- og applikasjonspartner. Målet var å etablere en fleksibel og robust reaktorløsning som kunne håndtere krevende synteser uten å gå på bekostning av tetthet, repeterbarhet eller produktkvalitet.

Fra venstre: Research Scientist Dr. Yomkippur Perez og CTO Nikolai Enes

Kjernen i løsningen er det unike “büchiflex”-systemet som garanterer stressfrie og vakuumtette glasskoblinger som gjør det mulig å bygge om eller skifte moduler uten lekkasjer og uten å svekke systemets stabilitet.

«Büchi Flex gir tett kobling og rask ombygging. Det er nøkkelen når laboratoriet skal være multipurpose uten å ofre stabilitet.» forteller CTO Nikolai Enes.

For å sikre full kontroll gjennom hele prosessen ble systemet supplert med:

  • Huber Unistat sirkulasjonstermostater for dynamisk og presis temperaturstyring av reaksjoner.
  • VACUUBRAND vakuumpumper som leverer stabilt vakuum med minimalt vedlikehold.

NMAS bidro med teknisk rådgivning, løsningsdesign, applikasjonssupport og installasjon. I tillegg leverer NMAS vedlikehold og service gjennom en serviceplan som sikrer stabil drift over tid. Polypures team fikk også opplæring slik at de selv trygt og effektivt kunne foreta enklere ombygginger og vedlikehold internt.

Hvorfor dette fungerer i praksis

“Büchiflex”-systemet er vakuumtett ned til 1mbar og forblir vakuumtett selv med oppbygging av reaktoroppsett, mens Unistat-teknologien gir nøyaktig temperaturkontroll med hurtig respons på eksotermer og endotermer, og vesentlig raskere oppvarming og nedkjøling av reaktorsystemer sammenlignet med tradisjonelle sirkulasjonstermostater.

De oljefrie VACUUBRAND-pumpene sørger for et rent og stabilt vakuummiljø, noe som reduserer variasjon batch-til-batch og holder prosessen forutsigbar.

Helheten gir Polypure et oppsett som kan endres raskt mellom oppdrag – uten tap av tetthet, presisjon eller kvalitet.

Resultater og effekt

Løsningen har gitt klare og målbare resultater:

  • Repeterbar kvalitet – Polypure oppnår høy og stabil kvalitet fra batch til batch.
  • Effektiv omstilling – Polypure kan raskt og effektivt endre til nye prosjekter uten lekkasjeproblemer.
  • Effektiv skalering – Polypure gjør oppskalering fra lab-skala enkelt og effektivt.
  • Bærekraft – Polypure gjenvinner og gjenbruker intermediater og løsningsmidler, noe som også bidrar til økonomisk gevinst.

NMAS var det naturlige valget som partner

Valget av NMAS som partner på prosjektet var basert på deres evne til å levere komplette løsninger. NMAS er en av få leverandører i Norge som håndterer hele prosessen fra planlegging til ferdigstillelse. De kombinerer fagkompetanse, systemforståelse og en teknisk serviceavdeling som tar ansvar for installasjon, vedlikehold og service. NMAS har dokumentert erfaring med komplekse oppsett og kompetanse til å integrere komponenter som fungerer sammen uten driftsavbrudd.

«Vi inngår aldri kompromisser når det gjelder kvalitet. Utstyret må levere samme resultat – hver gang.» forteller CEO Dr. Erik Agner.

Løsningsoversikt

Planlegger dere et lignende oppsett?

Kontakt oss for råd, løsningsforslag og teknisk støtte. 
Les mer om Polypure: polypure.com

Les mer om fagområdet syntese