Prozessentwicklung: Kritische Prozessvariablen schnell ermittelt

Nicht zuletzt durch die Process Analytical Technology (PAT) Initiative der amerikanischen FDA hat die Einbeziehung von Daten externer Analytik in laufende Produktionsprozesse in den vergangenen Jahren große Bedeutung erlangt. Ob zur Früherkennung von Prozessabweichungen oder zur gehobenen Prozessführung und -optimierung: Externe Prozesswerte von Analysatoren, Zellzählgeräten oder HPLC liefern wertvolle Zusatzinformationen, die schon im laufenden Prozess von großem Nutzen sein können. Umso wichtiger ist der Zugriff auf diese sogenannten At-Line Daten bereits in der Prozessentwicklung.

» Lesen Sie mehr zur Umsetzung der PAT im Rahmen einer OPC-basierten Implementierung einer automatischen Fütterungsstrategie am MIT Institut in Boston MA.

Für die Produktion monoklonaler Antikörper mit CHO-Zellen wollten Forscher der University of Delaware ein System entwickeln, das die Kontrolle der Glykosylierung in Echtzeit erlaubt. Zu diesem Zweck wurde ein Nova Biomedical BioProfile® 100 Plus Analzer in die DASGIP Control Software integriert.

Je mehr zusätzliche Daten in der Prozessentwicklung berücksichtigt werden, desto wichtiger ist eine intelligente Versuchsplanung. Anwender bei der Probiogen AG in Berlin haben die numerische Simulationssoftware Matlab in das DASGIP System integriert, um ein intelligentes Fütterungsmodell für CHO Zellen zu entwickeln.

Die Anpassung von Vakkzinen an Veränderungen des jeweiligen Erregers stellt eine ständige Herausforderung an die Impfstoffhersteller dar. DASGIP parallele Kultivierungssysteme werden in vielfältiger Weise dazu genutzt, im Forschungs- und Entwicklungsbereich akut veränderte Proteine herzustellen, die dann für den weiteren Gebrauch analysiert werden können. Das parallele Setup von bis zu 16 Bioreaktoren ermöglicht den Ansatz verschiedener Kultivierungen in einem experimentellen Ansatz. Triggerfunktionen können nach einem Produktionslauf in jedem Reaktor individuell und automatisch die Temperatur einstellen, die für die Stabilität des jeweiligen Proteins notwendig ist. Das Finden und Selektieren des geeigneten Proteins, das dem weiteren Produktionsprozess zugeführt wird ist erheblich vereinfacht. Da der gesamte Produktionsvorgang unter kontrollierten Bedingungen stattfindet und alle relevanten Daten aufgezeichnet werden ist eine, auf Knopfdruck automatisch erstellte, lückenlose Versuchsdokumentation gewährleistet. DASGIP Kultivierungssysteme können zur Proteinproduktion in mikrobiellen Fermentationen als auch Zellkultivierungen betrieben werden. Mit gesteigerten Proteinausbeuten und anschließender Strukturanalyse ist der Weg zur biotechnologischen Herstellung vielfältiger, therapeutischer Proteine eingeleitet.

» Article " Proteinexpression with DASGIP Parallel Bioreactor Systems"; Bio Process International, 2006 (PDF)

Antikörper sind in vielerlei Hinsicht von Bedeutung: z.B. zu therapeutischen Zwecken oder im Zuge analytischer bzw. diagnostischer Verfahren. In beiden Fällen wird es angestrebt, quantitativ wie qualitativ stabile Prozesse zu entwickeln. Aufgrund der großen Arbeitsvolumina, der letztendlichen Produktionsprozesse, ist es notwendig bereits im Vorfeld definierte, stabile und reproduzierbare Kultivierungsbedingungen zu schaffen und zu dokumentieren. Das DASGIP Kultivierungssystem deckt diese Bedürfnisse in Forschung und Entwicklung - also vor der Produktion - ab. Neben dem Gewährleisten stabiler Verhältnisse, wie des pH-Wertes, des Gelöstsauerstoffs, der Temperatur etc. hilft die hochpräzise Dosierung von Substraten durch die DASGIP Dosiersysteme MP8 und MP4. Neben Dosierraten bis zu 5 L/h können mit ihnen Drehzahl kontrolliert selbst kleinste Flussraten bis 0,3mL/h kontinuierlich dosiert werden. Die auf die erfolgreiche Produktion von Antikörpern zugeschnittene hochpräzise Substratzufuhr ist sichergestellt und kann per Software über Wertetabelle, benutzerdefinierte Funktionen oder sogar in Abhängigkeit anderer Prozessgrößen eingestellt werden.

» Artikel "Fed-batch process development for monoclonal antibody production"; Genetic Engineering News, 2002 (PDF)

» Applikationsbericht "Statistically Designed Optimization for Monoclonal Antibody Production in CHO Fed-Batch Culture" (PDF)

» Anwenderbericht "Successful Transfer and 200-Fold Scale-Up of a r-CHO Cell Fed-Batch Process Using a New cGMP Compliant Basal and Feed Medium Combination" (PDF)

Alternativ zu den gängigen Energieträgern wie Erdöl und Kohle, gewinnen die aus pflanzlichen Rohstoffen gewonnenen Biokraftstoffe zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen ihrer Gewinnung werden zumeist mehrere mikrobiologische Schritte durchlaufen. Durch spezielle Weiterentwicklungen bietet die DASGIP nun ein Paralleles Bioreaktorsystem, das auf die Anwendung im Bereich der Biokraftstoffgewinnung zugeschnitten ist. In ihm können Prozesse bei gekühlt niedrigen Temperaturen bis hin zu extremen Temperaturen bis 99 °C durchlaufen werden. Damit wird der, in diesem Segment breitgefächerte Temperaturbereich großflächig abgedeckt, so dass auch temperaturbezogene mehrstufige Kultivierungen möglich sind. Eine weitere, spezifische Unterstützung bietet das DASGIP Dosiersystem MP4, das bei geeigneter Wahl des Schlauchs auch Flüssigkeiten mit einem, auf den Gebiet der Biokraftstoffe häufig hohem Feststoffanteil, dosieren kann.

» E-Flyer "Biofuels" (PDF)

» Pressemitteilung "Biokraftstoffe" (PDF)

» Artikel "Replacement of a phase-out technology: managing sophisticated processes with in-depth insight"; Biotech international, 2010 (PDF)

» Artikel "Biofuels - challenges & chances: How biofuel development can benefit from advanced process technology"; Engineering in Life Sciences, 2009 (PDF)

» Anwenderbericht "Isobutanol from Renewable Feedstock" (PDF)