LidLiner /Standardfässer als Bioreaktor


Kostengünstiger Single Use Bioreaktor

Einwegtechnologie für höchste Ansprüche

Mehr und mehr ersetzen Einwegprozessreaktoren (auch als Disposable Reactor oder Single Use Reaktor bezeichnet) traditionelle Reaktoren aus Glas oder Edelstahl. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen kommen bei einem Single Use Bioreaktor vorsterilisierte Einwegbeutel (Inliner) zum Einsatz, die das traditionelle Prozessgefäß aus Glas oder Edelstahl ersetzen.

Drum Inliner as Bioreactor

Neu am patentierten MRC „LidLining“ System ist die Kombination aus handelsüblichen und kostengünstigen Fässern und einem LD-PE Inliner mit fest verbundenen Fassdeckelaufsatz.   Teile, die mit dem Medium in Kontakt geraten sind aus Einwegmaterial (Single Use Bioreaktor) dem sogenannten „LidLiner“ hergestellt sind. Mittels einem Spannringverschluss kann in Sekundenschnelle ein Fass zum voll funktionsfähigen Prozessbehälter mutieren. Für die Prozessanwendungen werden hochreißfeste Polyethlenfolien eingesetzt.

Die Materialien für die Einweg Inliner sind BORMED® oder SABIC PCG und entsprechen den FDA-Regularien, der European Pharmacopeia und der United States Pharmacopeia.

Bei entsprechenden Anforderungen an Diffusionswerte könnten bis zu fünflagige Verbundfolien verwendet werden. Diese bestehen aus Stützschichten (z.B. LDPE) sowie gasundurchlässigen Barriereschichten (z.B. Polyamid). Unsere „Lid Lining Systeme“ können damit zur Herstellung biopharmazeutischer Produkte verwendet werden. Komplette Lösungen aus Einwegsystemen können für eine gesamte Prozesslinie eingesetzt werden. Diese kann zum Beispiel folgende Verfahren umfassen: Medien- und Pufferherstellung, Bioreaktoren, Zellernte, Tiefenfiltration, Tangentialflussfiltration, Chromatographie und Virusinaktivierung.

Bauformen

Es gibt grundsätzlich zwei unterschiedliche Bauweisen von Einwegprozessreaktoren, die sich in der Technologie der Durchmischung unterscheiden. Den „LidLiner“ gibt es ohne Rührwerke oder als gerührter Einwegprozessreaktor, die konventionellen Propellerrührwerken oder Magnetrührern nachempfunden sind. Die Rührorgane sind ebenfalls als Einwegprodukte ausgelegt und bereits im Einwegbeutel integriert und vorsterilisiert. Bei der Verwendung des Beutels werden diese mechanisch oder magnetisch an einen speziellen Rührmotor gekoppelt.

Propeller Rührwerk / Schrägblatt
Magnetrührstab

 

 

 

 

 

 

 

Volumen / Größen:

Die „LidLiner sind für Edelstahl Fässer aus Werkstoff 1.4404/316 L von Nennvolumen 20 L bis 200 L verfügbar und passen auf jedes Standard Deckelfass mit Norm-ø 343/550 mm. Kleinere Volumen und Durchmesser auf Anfrage. Optional können die Fässer in einem Heizmantel erwärmt oder gekühlt werden.              

 

Art der Prozessführung

An die vorkonfigurierten Einweg-Systeme können zur Verbindung zur bauseitigen Verfahrenstechnik sterile Verbindungstechnologien, in der Regel Schlauchverbindungen, angeschlossen werden. Es können auch handelsübliche mechanische Einweg-Kupplungen, wie Schraub-, Klemm- oder TC- Verbindungen angebaut werden.

 

 

 

 

 

Sensorik: Messen und Regeln

Nicht Invasive Sensorik:
Der Kunststoffbeutel ist im Betrieb ein geschlossenes, vorsterilisiertes System. Anschlüsse für Thermostatfühler, pH- und Leitfähigkeitsmesselektroden, Glucose- und Sauerstoffelektroden, Drucksensoren etc. können nach Bedarf konfektioniert und die Sensorik berührungsfrei in den Beutel eingeführt werden.

Standardmässig werden die „LidLiner“ mit Einbauten durch Elektronenbestrahlung mit 25 kGy im eBeam Verfahren keimfrei gemacht und in einer Doppel-Barriereverpackung geliefert.

Vorteile

Durch die Einwegtechnologie werden aufwendige Reinigungs- und Sterilisationsverfahren vermieden, was insbesondere in der pharmazeutischen Produktion zu weniger komplexen Qualifizierungs- und Validierungsverfahren und damit zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Wie bei anderen Einwegtechnologien vermindert der Einsatz von Einwegprozessreaktoren das Risiko von Kreuzkontaminationen und erhöht damit die Prozesssicherheit.

Im Vergleich zu traditionellen Prozessreaktoren bestehen Einwegprozessreaktoren nur aus sehr wenigen Teilen. Damit sind die Anschaffungskosten wesentlich niedriger und der Wartungsaufwand ist stark vermindert. Die Stabilität der Inliner bei steigendem Volumen und Innendruck ist trotz der relativ dünnen Materialien gewährleistet, da das Fass als Trägerbehälter bis +0,1 bar druckfest ausgeführt ist. Damit entlastet man nicht nur die Beutel sondern erhöht auch die Betriebssicherheit bei Leckagen, die in dem Fass als dichtes Gefäß aufgefangen werden.

Ökologische Betrachtungen:

Einwegbioreaktoren sind wegen des Wegwerf-Aspekts der verwendeten Beutel nicht unbedingt umweltschädlicher als konventionelle Prozessreaktoren. Im Vergleich von Einwegprozessreaktoren mit konventionellen Bioreaktoren aus Edelstahl oder Glas spricht auch aus ökologischer Sicht vieles für die Verwendung von Einwegprozessreaktoren. Ähnlich wie bei Mehrwegflaschen und PET-Flaschen, muss man nicht nur die Herstellung der Produkte betrachten, sondern den gesamten Lebenszyklus insbesondere bei der Verwendung und Wiederverwendung. Der Kunststoffbeutel mitsamt Anschlüssen sowie ggf. Einbauten von Rührorganen, bestehen fast ausschließlich aus erdölbasierten Kunststoffen. Derzeitige Recyclingkonzepte gehen von einer Verbrennung nach der Verwendung aus. Dabei wird die im Produkt gespeicherte Energie, die aus dem Erdöl stammt, in Form von Strom oder Wärme zurückgewonnen. Da der größte Teil des Erdöls ohnehin in Kraftwerken oder Fahrzeugmotoren verbrannt wird, ist der zusätzliche Umwelteinfluss der Verbrennung von Einwegsystemen aus der Bioprozesstechnik, die auf ihrem Lebensweg bis zur Verbrennung lediglich einen Umweg machen, unerheblich. Somit bleibt schließlich noch die Energie für die Herstellung und den Transport zu berücksichtigen. Die Herstellung konventioneller Prozessreaktorgefäße aus Stahl oder Glas ist zweifelsohne energieaufwendiger als die Herstellung eines Kunststoffbeutels.

Bei der Verwendung des konventionellen Prozessreaktors muss das Prozessgefäß nach jedem Einsatz aufwendig gereinigt werden, dazu werden große Mengen Wasser benötigt, aber auch Säuren, Basen oder Reinigungs- und Desinfektionsmittel. Schließlich werden die Reaktoren mit Heißdampf bei 121 °C unter Druck von 1 bar sterilisiert, was wiederum große Mengen an Wasser und Energie verschlingt. Beim verwendeten Wasser, vor allem bei pharmazeutischen Anwendungen, bei denen es auf die Reinheit der Produkte ankommt, handelt es sich um destilliertes Wasser, welches zuvor wiederum durch einen hohen Energieaufwand eigens hergestellt werden muss. Bei genauerer Betrachtung stehen Einwegprozessreaktoren daher viel besser da, als dies ursprünglich zu vermuten wäre. Nach einer Untersuchung können durch die Verwendung von Einwegbioreaktoren gegenüber konventionellen Bioreaktoren 30 % der elektrischen Energie zum Betrieb, 62 % der zur Herstellung verwendeten Energie, 87 % an Wasser und 95 % der Reinigungsmittel eingespart werden.[*]

* Aus Sinclaire A., Leveen L. : The Environmental Impact of Disposable Technologies