低场核磁共振（NMR）作为过程分析（PAT）技术在上游生物过程监测中的应用评估

《Pharmaceutical Research》：Evaluation of Low-Field NMR as a PAT Technology for Upstream Bioprocess Monitoring

本研究评估低场核磁共振（LF NMR）作为疫苗生产中上游细胞发酵关键参数监测的独立或正交方法。通过对比离线NIR和LF NMR（Matrix-F与Fourier 80谱仪）的测量数据，结合多元建模分析葡萄糖、乳酸和pH值，并利用LF NMR信号识别量化其他代谢物。结果表明LF NMR与NIR和离线法具有良好一致性，可提供补充信息以实时监控发酵过程。

　　

摘要

目的

本研究旨在评估低场核磁共振（LF NMR）作为独立方法或正交方法在疫苗制造过程中监测上游细胞培养发酵关键参数的能力。

方法

使用Matrix-F光谱仪配备Excalibur XP25探头和Fourier 80 LF NMR光谱仪分别对细胞发酵样品进行了离线近红外（NIR）和NMR测量。通过与离线参考方法和NIR模型进行比较分析和多变量建模，来表征葡萄糖、乳酸和pH等过程参数。此外，还利用LF NMR信号识别和定量了其他代谢物。通过应用间接硬建模技术，实现了代谢物浓度的相对定量和可视化。

结果

LF NMR用于量化细胞上游发酵介质中的乳酸、葡萄糖和pH值，其测量结果与离线和NIR方法具有良好的一致性。进一步分析LF NMR光谱后，能够识别和定量其他代谢物。研究结果表明，LF NMR可以提供补充信息，通过揭示发酵过程中相关参数的动态变化，从而加深对工艺的理解。

结论

本研究表明，LF NMR是一种可行且有效的分析工具，可用于监测疫苗制造过程中的细胞发酵情况。作为独立方法或NIR的正交方法，LF NMR为疫苗制造过程中的实时监测和控制提供了宝贵的见解。

图形摘要

使用NMR和NIR进行发酵样品采样的示意图，通过预测建模来预测感兴趣的参数。NMR既可作为独立的正交方法预测发酵参数，也可作为NIR建模的参考方法。使用BioRender软件制作。Gerzon, G. (2026) https://BioRender.com/qgxul4z。

目的

本研究旨在评估低场核磁共振（LF NMR）作为独立方法或正交方法在疫苗制造过程中监测上游细胞培养发酵关键参数的能力。

方法

使用Matrix-F光谱仪配备Excalibur XP25探头和Fourier 80 LF NMR光谱仪分别对细胞发酵样品进行了离线近红外（NIR）和NMR测量。通过与离线参考方法和NIR模型进行比较分析和多变量建模，来表征葡萄糖、乳酸和pH等过程参数。此外，还利用LF NMR信号识别和定量了其他代谢物。通过应用间接硬建模技术，实现了代谢物浓度的相对定量和可视化。

结果

LF NMR用于量化细胞上游发酵介质中的乳酸、葡萄糖和pH值，其测量结果与离线和NIR方法具有良好的一致性。进一步分析LF NMR光谱后，能够识别和定量其他代谢物。研究结果表明，LF NMR可以提供补充信息，通过揭示发酵过程中相关参数的动态变化，从而加深对工艺的理解。

结论

本研究表明，LF NMR是一种可行且有效的分析工具，可用于监测疫苗制造过程中的细胞发酵情况。作为独立方法或NIR的正交方法，LF NMR为疫苗制造过程中的实时监测和控制提供了宝贵的见解。

图形摘要

使用NMR和NIR进行发酵样品采样的示意图，通过预测建模来预测感兴趣的参数。NMR既可作为独立的正交方法预测发酵参数，也可作为NIR建模的参考方法。使用BioRender软件制作。Gerzon, G. (2026) https://BioRender.com/qgxul4z。