P2.3 - Kombination optischer Rückstreusensorik und Single-Use-Technologie zur Prozessintensivierung von Zellkultur-Prozessen

Event
15. Dresdner Sensor-Symposium 2021
2021-12-06 - 2021-12-08
Online
Band
Poster
Chapter
P2. Sensoren für Bioprozess- und Verfahrenstechnik
Author(s)
M. Rotter, L. Käßer, J. Kneitz, F. Eilts, G. Dekevic, D. Salzig - Technische Hochschule Mittelhessen, Gießen/D, T. Hanselmann, G. Cremers, D. Exner - Exner Process Equipment GmbH, Ettlingen/D, P. Czermak - Justus-Liebig Universität, Gießen/D
Pages
126 - 131
DOI
10.5162/15dss2021/P2.3
ISBN
978-3-9819376-5-7
Price
free

Abstract

Zur Herstellung von Biopharmazeutika werden prozessspezifische Kontrollstrategien genutzt, um eine hohe Kosteneffizienz zu erzielen und eine hohe Produktqualität zu garantieren (Quality-by-Design Ansatz, QbD). Mittels der Bestimmung der entscheidenden Qualitätskriterien des Produktes und einer eingehenden Charakterisierung des Prozesses wird Prozessverständnis generiert und kritische Prozessparameter (CPPs) ermittelt. Dies ist die Basis einer engmaschigen Überwachung der Produktionsprozesse, was im Hinblick auf die umfassenden Regularien der guten Herstellungspraxis und die Zulassung des Produktes relevant ist. Industrielle Zellkulturprozesse werden zunehmend in Single-Use-Reaktoren durchgeführt. Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsvorhabens der THM und der Exner Process Equipment GmbH wurde zur Überwachung und Steuerung von Zellkulturprozessen ein optischer Rückstreusensor mit innovativer Messoptik zur direkten Integration in Single- Use-Kultivierungssysteme entwickelt. Im Vergleich mit kommerziell erhältlichen Absorptionssensoren, liegt der Vorteil der Rückstreutechnologie vor allem in einem erweiterten linearen Messbereich. Damit sind Rückstreusensoren insbesondere für die Hochzelldichte in z.B. Perfusionsprozessen interessant. Die Entwicklung des Einweg-Sensors zielte auf einen hybriden Aufbau, bei welchem die Elektronik und Auswerteeinheit als autoklavierbare Multiple-Use Komponente, und Teile der optischen Einheit sowie der komplette Prozessanschluss als standardisierte Single-Use-Komponente ausgeführt wird. In einer breitangelegten Biokompatibilitätsstudie wurden geeignete Werkstoffe für die Fertigung des Sensors identifiziert. Es wurden diverse Prototypen des Rückstreusensors bei der Entwicklung zweier Zellkulturprozesse getestet, und der entwickelte Sensor ermöglichte es das Zellwachstum als CPP in zwei innovativen Zellkulturprozessen inline zu überwachen. Bei dem ersten Prozess handelte es sich um einen Perfusionsprozess zur Produktion antimikrobieller Peptide (AMPs). Für die Produktion von AMPs sind neue Prozessstrategien notwendig, da sich die Produktion in mikrobiellen Produktionssystemen aufgrund der antimikrobiellen Wirkung dieser Stoffe oft schwierig gestaltet. Daher wurde in diesem Prozess mit einer stabilen Insektenzelllinie gearbeitet und die Sensorsignale zur Regelung der Zellkonzentration während der Produktionsphase genutzt. Der zweite Prozess dient der transienten Expression von virus-like-particles (VLPs) des Gelbfiebervirus in HEK 293 T- Zellen mit dem Ziel die VLPs für die passive Immunisierung verwenden zu können. Das Biomassemonitoring ist bei diesem Prozess vor allem in Bezug auf die zeitliche Abstimmung der beiden Schlüsselereignisse, Transfektion und Ernte der VLPs, von entscheidender Bedeutung.

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