The impurity clearance and mapping study is to assess the capacity of the biological manufacturing process steps (especially downstream purification steps) to clear impurities, including elemental impurities, process-related impurities and product-related impurities. In particular, for Process Related Impurities (PRI), data will be collected from batch record sampling points and supplemental sampling plan to evaluate the removal of impurities such as Host cell protein (HCP), DNA, Residual Protein-A, high molecular weight (HMW), antifoam (Simethicone Emulsion), detergents (e.g., Triton X-100), growth factors (e.g., MTX, IGF, etc.), and other impurities that are process or product specific.

Product related impurities are identified and characterized during product development stage, and it is assessed based on the product critical quality attributes (CQA). CQA is defined as a physical, chemical, biological or microbiological property or characteristic that should be within an appropriate limit, range, or distribution to ensure the desired product quality (ICH Q8 R2). They are identified through a science based systematic risk assessment with combination of clinical and non-clinical knowledge, reputable publications, similar existing biological products, and general pharmaceutical requirements. CQA need to be assessed for their potential variability within the manufacturing process, risk ranking and filtering (RRF) of quality attributes (QA), and their impact on biological activity, pharmacokinetics (PK) and or pharmacodynamics (PD), immunogenicity, and safety, in order to define a sound control strategy and acceptance criteria. Acceptance specifications can be set according to pharmacopeia requirements (USP, Ph Eur, JP and ChP).

Antifoams are added with defined shots (e.g., amount and times) to bioreactors during bioprocess cell culture steps to control foaming typically associated with the use of culture media in bioreactors, including both seed bioreactors and production bioreactors if heavy foam is an issue. Also, Larger sparger holes may generate more bubbles and require more antifoams compare to sparger with smaller holes. Simethicone (Anifoam A, α-(Trimethylsilyl)-ω-methylpoly[oxy(dimethylsilylene)] mixture with silicon dioxide) is one of the most commonly used antifoam, it is a non-ionic emulsion and is hydrophobic in nature, with molecular formula of C2H6OSi. The multi-compendial grade materials (e.g., USP, EP, and JP) are available to meet all monograph requirements.

Based on ICH Q9, Quality Risk Management, the Fault Tree Analysis (FTA) tool is an approach that assumes failure of the functionality of a product or process. This tool evaluates system or sub-system failures one at a time or combine multiple causes of failure by identifying causal chains. It is used for investigations and deviations to understand how multiple factors affect a given issue, and to establish the pathway to the root cause of the failure and resolve the issue. The output of FTA includes a visual representation of failure modes as below example.