Single-Use-Transfersysteme: Überblick
Biopharma-Hersteller nutzen ständig neue Möglichkeiten, um bestehende Anlageninfrastrukturen optimal auszunutzen und Prozesszuverlässigkeit und -flexibilität zu erhöhen. Eine Lösung, die weiterhin an Dynamik gewinnt, sind Single-Use-Systeme – insbesondere Single-Use-Transferleitungen – die aufgrund zusätzlicher Flexibilität, verbesserter oder adäquater Nutzung der Anlage und geringerer Kosten einen signifikanten Mehrwert bieten können.
Ursprünglich bestanden Single-Use-Systeme aus Schläuchen, Beuteln, Filtern und Konnektoren. Man verwendete diese Systeme in Biopharma-Anlagen für Lagerungsprozesse und sterile Zellkulturmedien. Single-Use-Bioreaktoren wurden im Markt vermehrt in Forschungs- und Entwicklungslabors eingesetzt und eroberten schnell größere Produktionsanlagen als ganzheitliche Systeme für Produktion und Zellkulturaufzucht. Heute werden Single-Use-Transferleitungen bei allen Bioprozessen eingesetzt, um Betriebskosten zu senken. Im Gegensatz zu fest installierten Rohrleitungssystemen benötigen flexible Schläuche in Single-Use-Transfersystemen keine teure und zeitaufwändige Reinigung und Validierung.
Hersteller können Arbeitszyklen effizienter gestalten, indem sie Prozessschritte schnell ändern oder auf ein neues Produkt umstellen können. Dies ist ein wichtiger Vorteil bei der Mehrprodukt-Fertigung, wo sich die Anforderungen mit dem jeweils produzierten Medikament ändern können.
Innovative Hersteller implementieren heute Single-Use-Transfersysteme für:
•Aufzuchtketten
• Anlagen-Transfers, z.B. zwischen Fermentern
• Abfüllung (als letzter Arbeitsschritt)
Single-Use-Transfersysteme Aufzuchtketten
Sie können Single-Use-Transferleitungen zusammen mit Ihrer vorhandenen Anlage verwenden, um Validierungs- und Wartungskosten zu sparen, die üblicherweise mit Edelstahlrohren und -ventilen einhergehen. Die Single-Use-Technologie kann in eine 10.000-Liter-Produktionsanlage mit Edelstahl-Bioreaktoren integriert werden, um sie beispielsweise für die Lagerung und den Transfer von Zellkulturen zu verwenden.
• Single-Use-Medienbeutel kommen beim Biopharma-Hersteller gammasterilisiert an und sind oft mit integrierten Filtern, Probeentnahmesystemen und Konnektoren ausgestattet.
• Ein Single-Use-SIP-Konnektor ermöglicht dem Anwender eine sterile Verbindung für eine aseptische Medienübertragung zwischen diesen vorsterilisierten Systemen und Edelstahl-Bioreaktoren.
In ähnlicher Art und Weise kann man Single-Use-Transferleitungen verwenden, um Impfkulturen zwischen Bioreaktoren zu bewegen; man verwendet dazu entweder eine peristaltische Pumpe oder den Dampfraumdruck der Anlage.
• Solche Transferleitungen können die Anzahl der wieder verwendbaren Ventile reduzieren, die für die Übertragung erforderlich sind und damit die Probleme der CIP- und SIP-Validierung eliminieren
• Wird eine vorsterilisierte Transferleitung an einen Single-Use-SIP-Verbinder angeschlossen, ermöglicht dies die Gewährleistung der Sterilität wie bei herkömmlichen fest installierten Rohrleitungssytemen jedoch bei geringeren Kosten.
Single-Use-Systeme werden an einen Zellkulturbeutel entweder aseptisch angeschweißt oder mit einemAseptiQuik®-Verbinder von CPC mit Hilfe eines flexiblen Schlauches angeschlossen.Der flexible Schlauch mit den AseptiQuik®-Verbindern dient als Transferleitung zwischen den Bioreaktoren. Bei einem Produktionsvolumen von über 1.000 Liter muss ein Bioreaktor mit Single-Use-Systemen letztlich einen oder mehrere Edelstahl-Bioreaktoren versorgen. Steam-Thru®-Verbinder von CPC, die man in Single-Use-Bioreaktor-Anlagen findet, können den Single-Use-Bereich und den Anlagenbereich einer Aufzuchtkette verlinken.
Für zusätzliche Sicherheit kann eine HFC39-Kupplung sorgen, die für aseptisches Trennen validiert wurde, um Einweg-Beutel und -Schläuche nach erfolgtem Medientransfer abnehmen zu können.
Single-Use Transfersysteme: Anlagentransfer (z.B. zwischen Fermentern)
Herkömmliche Bioprozess-Anlagen übertragen das Medium von der Produktionsanlage in eine Vorbereitungsanlage und verwenden dabei Edelstahl-Rohre oder wieder verwendbare Schläuche als Transferleitungen. Die Fortschritte der Single-Use-Technologie ermöglichen Bioprozess-Technikern die meisten Lagerbehälter und fest installierten Rohrleitungen mit Single-Use Lagersystemen und Schlauchbaugruppen zu ersetzen. Durch den Einmalgebrauch entfällt für viele Komponenten die notwendige CIP-Validierung; durch Eliminierung teurer Behälter, Ventile und Sanitär-Rohrleitungen reduziert sich der Wartungs- und Kostenaufwand.
Prozesstechniker integrieren jetzt Single-Use-Transfersysteme zwischen dem Bioreaktor in der Prozessanlage und dem Transportbehälter. Mit vorsterilisierten Anschlüssen kann das Medium aus der Produktionsanlage in die Vorbereitungsstufe geschleust werden, ohne Edelstahl-Leitungen oder –Geräte sterilisieren zu müssen. Diese verbesserte Mobilität eliminiert viele der mit fest installierten Rohrleitungssystemen einhergehenden Einschränkungen und ermöglicht dem Hersteller mehr Flexibilität bei der Bestimmung und Zuordnung von Produktionsprozessen auf bestimmte Anlagenbereiche.
Insbesondere bei Mehrprodukt-Anlagen ist das Risiko einer Kreuzkontamination beim Anlagen-Transfer gegeben und kann potentiell zu Produktverlusten oder geringeren Renditen führen. Vorsterilisierte Single-Use-Baugruppen reduzieren diese Risiken und verbessern Geschwindigkeit und Sicherheit der Arzneimittelentwicklung und –lieferung.
Single-Use Transfersysteme: Abfüllen als letzter Arbeitsschritt
Traditionell waren beim Abfüllvorgang Biopharma-Anlagen mit wieder verwendbaren Ventilen, starren Schläuchen und Stahlrohren verbunden. Heute arbeiten viele Prozesstechniker in diesem Arbeitsbereich mit Single-Use-Transfersystemen an Stelle von Edelstahl-Anlagen, um Sterilisationszeit und -kosten zu reduzieren.
Die Füllbehälter wurden entwickelt, um speziell formulierte Produkte aus der Formulierungsanlage an Lagerbereiche und letztendlich zu den Abfüll-Anlagen zu transferieren. Um ein steriles Verbinden zu ermöglichen, wurde traditionell eine Baugruppe mit Drei-Wege-Ventil zum Befüllen und Entleeren an den Anschlüssen angebracht. Durch das Ersetzen der schweren Metall-Bauteile mit Single-Use-Transfersystemen und -verbindern werden Reinigungsvalidierung und Wartung eliminiert und das Gewicht der mobilen Behälter um mehrere Kilogramm reduziert.