Timegatedラマン技術で
見えないものを見る
ノイズを抑え、純粋な分子情報を捉える時代へ
高い特異性と有効性を有する一方で、その分子サイズの大きさや複雑な高次構造のため、従来の化学合成では製造できません。
そのため、生物由来の生産システム（例：バイオリアクター）を用いた製造が必要となり、プロセスは高度かつ複雑になります。
バイオ医薬品は、細胞株開発、培養工程、細胞増殖といったアップストリーム工程を経て生産されます。これらの工程では、プロセスの理解と安定化が極めて重要です。
Timegatedラマン技術による高度なプロセス理解
最新のTimegated®ラマン技術を導入することで、バイオプロセスのモニタリングおよび制御を大幅に高度化できます。
本技術は、時間ゲート検出により蛍光などのバックグラウンド成分を時間的に分離し、ラマン散乱のみを選択的に取得します。
これにより、従来の連続波ラマンでは困難であった培養液などの蛍光の強い試料でも、高品質なスペクトル取得が可能になります。
その結果、プロセス中の分子情報をリアルタイムで把握し、リスク管理および工程最適化を支援します。
モニタリング可能なパラメータ
バイオプロセスでは、従来から以下のパラメータが測定されています：
- pH
- 温度
- 溶存酸素（DO）
Timegated®ラマン技術を組み合わせることで、さらに以下の生化学的パラメータをリアルタイムでモニタリング可能になります：
- グルコースなどの栄養素濃度
- 乳酸などの代謝物濃度
- アミノ酸組成
- タンパク質濃度
- 多変量解析モデルを用いた細胞密度や生存率の推定
これにより、原料特性、培地組成、プロセスパラメータ間の複雑な相互関係を包括的に解析・可視化することが可能となります。
- 時間分解検出による蛍光バックグラウンドの大幅低減
- 前処理を最小限に抑えた迅速測定
- 非破壊・非接触分析
- 水溶液中での直接測定が可能
- インライン／オンライン測定に対応する柔軟な構成
- PATへの適合および自動化プロセスへの統合
- 周辺光の影響を低減
- 熱放射干渉の抑制
正確な定量・定性分析を実現する
プロセスモニタリング
鍵となるのはラマン散乱シグナルのTime-gating技術
Timegate社の特許技術を用いたラマン分光装置は、従来の連続波（CW）ラマン分光とは原理的に異なります。
Timegatedラマン分光法では、ピコ秒パルスレーザーと時間分解検出を組み合わせることで、蛍光などの遅延発光成分を時間的に分離し、ラマン散乱のみを選択的に取得します。
これにより、従来法では困難であった蛍光バックグラウンドの強い試料に対しても、高いS/N比での測定が可能になります。
バイオプロセス解析への応用
Timegated®ラマン分光法は、幅広い分析対象に対応可能な強力な分子分析ツールです。
プロセス理解を分子レベルで深化させ、重要工程パラメータ（CPP）および重要品質特性（CQA）の評価を可能にします。
リアルタイムモニタリングと自動化への展開
Timegated®ラマン分光法は、プロセス中の主要成分濃度（例：グルコースなど）をリアルタイムでモニタリング可能です。
現在は、検証済みの多変量解析モデルの構築、グルコース濃度に基づくフィード制御、完全自動化プロセスへの統合といった高度なプロセス制御の実現に向けて開発が進んでいます。
最新のTimegatedラマン技術による蛍光抑制
Timegated® ラマン技術は、パルスレーザーを使用し、パルス状の応答を生成することで選択的にサンプリングします。
高速検出器を用いてラマン散乱が最も発生する瞬間の情報を取得 し、蛍光干渉の大部分を効果的に排除 することが可能です。
特許取得済みのTimegateラマン技術
Timegateの画期的なコア技術は、パルスピコ秒レーザー と 新型CMOS-SPAD(単一光子アバランシェダイオード)アレイ検出器 を用いていることです。
数十ピコ秒単位のパルスレーザー励起光源とタイムゲート型単一光子アレイ検出器により、リアルな蛍光抑制を実現するまったく新しいタイプのラマン分光計 を生み出しました。
このシステムは、ラマン散乱信号を瞬時に捉える一方で、蛍光干渉を効果的に抑制 します。
さらに、この技術により、時間的に異なる位置で発光パルスを連続的にサンプリングすることで、時間分解蛍光スペクトルを取得 することも可能になります。
これにより材料特性評価の様々な応用分野で新たな情報を提供 します。
