Mit Single Zeit sparen

Biopharmazeutische Entwickler und Hersteller sind Teil eines globalen, dynamischen und hart umkämpften Marktes. Sie stehen unter ständigem Druck, innerhalb relativ kurzer Zeit und zu geringeren Kosten qualitativ hochwertige Produkte herzustellen. Prozessintensivierungsstrategien und Einweglösungen (SU) sind beliebte Ansätze zur Maximierung der Produktivität und zur Förderung einer schnellen, effizienten und schlanken Verarbeitung – die Säulen von Anlagen der nächsten Generation.

Die Filtration ist ein integraler Bestandteil aller Bioprozesse und wird in vielen vor- und nachgelagerten Schritten angewendet, einschließlich Ernte, Klärung und Konzentration/Diafiltration. Die Tangentialflussfiltration (TFF) ist eine Methode, die wertvolle Verbesserungsmöglichkeiten bietet. Die erhöhte Geschwindigkeit und die höheren Titer, die durch die intensivere Verarbeitung entstehen, stellen eine zusätzliche Belastung für den TFF-Betrieb dar. TFF hat vielfältige Anwendungen, darunter die Isolierung eines interessierenden Produkts bei gleichzeitiger Beseitigung von Verunreinigungen, den Austausch von Pufferlösungen zur Vorbereitung auf nachfolgende Chromatographieschritte und die Reduzierung des Volumens.

Hier überlegen wir, wie die Einführung von SU TFF eine schnellere und produktivere Bioverarbeitung unterstützen kann. Wir beschreiben, wie Hohlfaser-TFF-Module von Sartorius besondere Vorteile bieten und zu einer deutlichen Reduzierung der Prozesszeit beitragen.

Der Wert von TFF Typische Filtrationsmethoden (manchmal auch als Normalflussfiltration oder Direktflussfiltration bezeichnet) beruhen darauf, dass eine Flüssigkeit durch eine Membran geleitet wird, um interessierende Komponenten aus einer komplexen Mischung zu isolieren. Die Flüssigkeit fließt senkrecht zur Membran und der Filter sammelt Verunreinigungen, während ein Probenvolumen durch ihn hindurchfließt. Dieser Ansatz kann jedoch zu Verstopfungen und Scherkräften führen, was insbesondere bei viskosen Lösungen und scherempfindlichen Molekülen ein Problem darstellt.

TFF löst einige dieser Probleme. Bei der TFF (auch bekannt als Cross-Flow-Filtration) strömt eine Flüssigkeit parallel zur Oberfläche einer Filtereinheit. Kleine Moleküle passieren den Filter als Teil des Permeats, während größere Moleküle in ein Zufuhrreservoir zurückgeführt werden. Die Flussrichtung begrenzt die Membranverschmutzung und ermöglicht die Verarbeitung größerer Probenvolumina.

Sartorius bietet zwei TFF-Technologien an: Flachfolienkassetten und Hohlfasern. Hier konzentrieren wir uns auf Hohlfasermodule: zylindrische Einheiten, die aus Bündeln einzelner Fasern bestehen, die aus semipermeablen Membranen bestehen. Die Filtration erfolgt, wenn eine Probe die Fasermembran passiert (Permeat). Die an der Membran vorbeiströmende Lösung wird im Kreislauf zurück zum Zulaufgefäß (Retentat) geleitet. In Hohlfasern tragen die offenen Kanalströmungswege zu einer relativ sanften Trennung bei, was zu einer geringeren Scherbelastung des gewünschten Produkts führt.

Einweg-TFF: Eine Lösung für Branchenprobleme Biopharmazeutische Entwickler benötigen robuste Werkzeuge, die eine schnelle Trennung und hohe Ausbeuten unterstützen, um die Filtrationseffizienz zu verbessern und die Ausbeuten zu maximieren – selbst für neue, empfindliche Modalitäten (z. B. große umhüllte Viren, extrazelluläre Vesikel und virale Vektoren). Es werden gebrauchsfertige, reproduzierbare Lösungen gesucht, um die Konsistenz von Charge zu Charge zu verbessern und die Beseitigung regulatorischer Hürden zu ermöglichen. SU-TFF-Lösungen der nächsten Generation werden benötigt, um viele Herausforderungen im Zusammenhang mit der modernen Bioverarbeitung zu bewältigen und mit den dynamischen Anforderungen der Industrie Schritt zu halten.

Schlechte Filtrationseffizienz bei der Zellernte und -klärung: Herkömmliche SU-Klärungsgeräte können mikrobielle Fermentationsbrühen und hochdichte Säugetierzellkulturen nicht vollständig klären, was zu schlechter Effizienz und geringer Ausbeute führt. Im Gegensatz dazu sind Hohlfaser-TFF-Module toleranter gegenüber Flüssigkeiten mit hohem Feststoffgehalt, wodurch sich solche Module ideal für den Einsatz in Ernte- und Klärschritten für Proben mit hoher Biomasse eignen, die durch eine intensivierte vorgelagerte Verarbeitung entstehen. Diese verbesserte Effizienz ermöglicht die Verarbeitung eines größeren Probenvolumens pro Membranfläche, wodurch die Filterkapazität und die Prozessgeschwindigkeit erhöht werden. Gebrauchsfertige Hohlfaser-TFF-Module von Sartorius verfügen über eine robuste, makrohohlraumfreie Membran und sind in Größen von 52 cm2 bis 15,42 m2 erhältlich, was eine skalierbare Verarbeitung von 20 ml bis zu Tausenden von Litern ermöglicht.

Geringe Wiederherstellung neu entstehender Modalitäten in der nachgelagerten Verarbeitung: Neue Modalitäten sind häufig anfälliger für Schäden durch Scherkräfte als herkömmliche Biotherapeutika wie rekombinante Proteine. Hohlfaser-TFF bietet einen abstandshalterfreien, offenen Kanalströmungsweg, um eine schonende Umgebung für empfindliche Biologika zu schaffen und Reinheit und Ausbeute zu verbessern, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen. Sartorius bietet Hohlfasermodule mit MWCO-Optionen (High Molecular Weight Cut-off) bis zu 750 kD sowie eine Reihe von Hohlfaser-Mikrofiltrationsmembranen von 0,1 µm bis 0,65 µm an.

Zeitaufwändige Gerätevorbereitung und -validierung: Mehrzweck-Filtrationsanlagen erfordern eine Reinigung und Validierung, um Kreuzkontaminationen zu verhindern. Solche zeitaufwändigen, kostspieligen und arbeitsintensiven Verfahren erfordern eine stärkere Beteiligung des Bedieners, was zu Variabilität in einem Prozess führen kann. Mehrzweckgeräte erfordern außerdem Lebensdauertests für die Wiederverwendung von Membranen, um deren Leistung und Haltbarkeit über mehrere Prozessläufe hinweg zu bestimmen (1 ). Es müssen produktspezifische Lebensdauerstudien durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die getesteten Bedingungen die an jedem Bioprozess beteiligten Aktivitäten widerspiegeln.

Durch die Implementierung von SU-Geräten entfallen bestimmte Reinigungsvalidierungsschritte. Die Sartorius SU-Hohlfaserfilter werden in vollständig eigenständigen und gammabestrahlten Baugruppen geliefert und sind auf die individuellen Prozessanforderungen zugeschnitten. Darüber hinaus sind sie frei von Feuchthaltemitteln (z. B. Glycerin) und müssen vor der Verwendung nicht ausgespült werden; eine kleinvolumige Pufferäquilibrierung ist ausreichend. Dadurch sind die Module wirklich einsatzbereit, was ihre Implementierung schneller, sicherer und komfortabler macht. Das wiederum setzt wertvolle Bedienerzeit frei und verkürzt die Gesamtprozessdauer für eine stärkere Nutzung der Produktionssuiten.

Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Skalierbare, robuste, konsistente und reproduzierbare Abläufe sind für den Erhalt der behördlichen Genehmigung von entscheidender Bedeutung. SU-Setups erfordern keine Reinigungsvalidierung, was ihre Gesamtzuverlässigkeit verbessert. Dadurch wird eine Quelle der Variabilität in biopharmazeutischen Prozessen eliminiert und regulatorische Anwendungen vereinfacht.

Anpassungsfähigkeit: Die richtige Lösung finden Jeder Prozess ist einzigartig; Filtrationslösungen sollten diese Realität widerspiegeln und sich an die Anforderungen jeder Einrichtung und Modalität anpassen. SU-Tools bieten oft eine solche Flexibilität. Mit den Hohlfaserprodukten von Sartorius SU können Bioprozesswissenschaftler umfassende maßgeschneiderte Baugruppen entwerfen, die alle Komponenten bereitstellen, die für vollständig integrierte Membrantrennlösungen für ihre Systeme erforderlich sind. CrossflowExpert-Rechner unterstützen die Entscheidungsfindung und helfen Benutzern, die richtigen TFF-Module und Betriebsbedingungen für ihre Anwendungen zu finden.

SU TFF: Spürbare Zeitersparnis TFF wird in allen Bioprozessen verwendet, einschließlich in Klärungsschritten, vor und/oder zwischen Chromatographieschritten und während Konzentrations- und Diafiltrationsschritten zur Durchführung der Endproduktfiltration. Daher kann die Bedeutung der Maximierung der Leistung und Geschwindigkeit des TFF-Einheitsbetriebs nicht genug betont werden.

Sartorius SU-Hohlfaser-TFF-Module verfügen über eine robuste Membran, die intern hergestellt wird, wodurch eine Quelle potenzieller Schwankungen in der Produktqualität vermieden wird. Im Vergleich zu wiederverwendbaren Aufbauten kann SU TFF bis zu 50 % der Anlagenzeit einsparen, da Spülen, Integritätstests, normalisierte Wasserdurchlässigkeitstests (NWP), Reinigung, Entfernung von Verbrauchsmaterialien und Lagerungsvorgänge entfallen (Abbildung 1).

Abbildung 1:Die Filtration mit Einweg-Hohlfasermodulen von Sartorius ist deutlich schneller als mit wiederverwendbaren Verbrauchsmaterialien für die Tangentialflussfiltration (TFF) (NWP = normalisierte Wasserpermeabilität).

Neben ihrer Eignung für den Intensiv- und Dauerbetrieb eignen sich Sartorius SU-Hohlfaser-TFF-Module aufgrund der damit verbundenen Zeitersparnis ideal für den Einsatz in Acht-Stunden-Schichten, was für den täglichen Anlagenbetrieb von wesentlicher Bedeutung ist. Letztendlich werden die erhöhte Kapazität von TFF und die zusätzlichen Vorteile, die durch die Integration nachhaltiger SU-Lösungen entstehen, in Bioverarbeitungsanlagen der Zukunft einen immer wichtigeren Platz einnehmen. Ähnliche Leistungs-, Zeitersparnis- und Qualitätsvorteile können durch die Implementierung des breiteren SU-Portfolios an Downstream-Processing-Lösungen von Sartorius erzielt werden.

Entdecke mehrunter https://www.sartorius.com/hollow-fiber-tff und konfigurieren Sie Ihre Lösung mit CrossflowExpert-Rechnern unter https://watersep.net/crossflowexpert.

Referenz 1 Rathore AS, et al. Lebenszeitstudien zur Membranwiederverwendung: Prinzipien und Fallstudien. BioPharm Int. 20(9) 2007: 48–54.

Franziska Froboeseist Produktmanagerin, [email protected];Katy McLaughlinist Autorin wissenschaftlicher Inhalte, [email protected];Bengt Persson ist globaler Produktspezialist für Hohlfaser-TFF, bengt [email protected]; UndMarcel Fügerist Produktmanager, Support, [email protected], alle bei Sartorius in Göttingen, Deutschland.

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