在生物制藥生產(chǎn)過程中，pH與溶氧(DO)是直接影響細胞生長、代謝產(chǎn)物合成及產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)。生物制藥pH溶氧電極作為在線或離線測量的核心傳感器，其信號穩(wěn)定性至關(guān)重要。然而，在實際使用中常出現(xiàn)信號漂移，導(dǎo)致測量值偏離真實工況，影響過程控制與數(shù)據(jù)合規(guī)性。分析漂移成因并采取有效控制措施，是保障生物制藥工藝穩(wěn)定和數(shù)據(jù)可靠的重要手段。
信號漂移的主要成因可分為電極本身、使用環(huán)境與工藝條件三類。電極本身方面，pH電極的玻璃膜表面污染或老化會降低氫離子響應(yīng)靈敏度，參比電極液接界堵塞或電解質(zhì)耗盡會引起電位失衡；溶氧電極的透氣膜污染、電解液損耗或陰極/陽極表面鈍化，會導(dǎo)致氧滲透率和電化學(xué)響應(yīng)下降。使用環(huán)境中，溫度變化會同時影響pH電極的斜率與溶氧電極的溶解度換算系數(shù)，若未進行溫度補償或補償不準確，就會產(chǎn)生系統(tǒng)性漂移。高濕度、腐蝕性氣體或消毒劑殘留可能侵蝕電極組件，改變表面特性。工藝條件方面，培養(yǎng)基或發(fā)酵液中蛋白質(zhì)、細胞碎片、油脂等附著在電極表面，會形成阻隔層，影響離子或氣體的交換；頻繁的高溫滅菌(如在線蒸汽滅菌SIP)若參數(shù)控制不當，會加速膜和電解質(zhì)的老化。此外，電氣干擾、接地不良或電纜老化也會在信號傳輸中引入噪聲，表現(xiàn)為讀數(shù)波動或緩慢偏移。
控制措施應(yīng)從選型、安裝、校準、維護四方面入手。選型時應(yīng)優(yōu)先選用制藥級兼容材質(zhì)(如鈦、哈氏合金、耐高溫玻璃)，并確保電極有良好的抗污染能力和可耐受多次SIP的特性。安裝位置應(yīng)避開死區(qū)與高剪切區(qū)，保證樣品流動充分更新電極表面，減少附著物堆積。校準方面，pH電極應(yīng)使用至少兩種標準緩沖液(如pH 4.01、7.00、10.01)進行兩點或三點校準，并定期核查斜率與零點；溶氧電極應(yīng)在空氣飽和水與無氧溶液(如氮氣吹掃)中進行零點與滿量程校準，同時輸入當前溫度與鹽度參數(shù)進行補償。校準周期依據(jù)使用頻率與工藝潔凈度而定，一般建議每班次或每天進行快速核查，每周或每月執(zhí)行全量程校準。
維護環(huán)節(jié)包括在線與離線清潔。日常可采用溫和清洗液(如稀酸、中性洗滌劑)去除蛋白附著，溶氧電極可用軟布輕擦透氣膜；遇到頑固污染需使用廠家指定的酶洗或螯合劑清洗，避免損傷膜與電極體。滅菌后需檢查液接界與透氣膜完整性，及時補充或更換電解液。運行中應(yīng)監(jiān)控信號變化趨勢，若發(fā)現(xiàn)漂移速率加快，應(yīng)立即停用并分析原因。對關(guān)鍵批次生產(chǎn)，可采用雙電極冗余配置與交叉比對，及時發(fā)現(xiàn)單一電極異常，防止錯誤數(shù)據(jù)進入控制系統(tǒng)。
此外，應(yīng)建立完整的電極使用檔案，記錄每次校準、清洗、更換部件及信號表現(xiàn)，為質(zhì)量追溯提供依據(jù)。結(jié)合自動化數(shù)據(jù)采集與報警功能，可在漂移超限的時候自動提示或切換備用電極，較大限度降低對工藝的干擾。
生物制藥pH溶氧電極的信號漂移控制是一項系統(tǒng)工程，需從器件質(zhì)量、安裝優(yōu)化、精確校準、規(guī)范維護及數(shù)據(jù)監(jiān)控多方面協(xié)同實施，才能在GMP與數(shù)據(jù)完整性要求下，確保測量結(jié)果穩(wěn)定、可靠，為工藝開發(fā)與規(guī)模化生產(chǎn)提供堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
