Single-Use Technologie
ZHAW Biotechnologie 5. Semester // Fragenkatalog (Korrektheit ohne Gewähr)
ZHAW Biotechnologie 5. Semester // Fragenkatalog (Korrektheit ohne Gewähr)
53. Wie wird heute eine schnelle mAb- Prozessentwicklung vom mL- bis in den Kubikmeterbereich realisiert? Diskutieren Sie die Stufen und Bioreaktoren.
- Labormassstab (mL-Bereich): ambr® 15 und ambr® 250 Bioreaktoren von Sartorius --> Screening
- Pilotmassstab (L-Bereich): Biostat® STR und Mobius® Bioreaktoren von Sartorius und Merck --> Entwicklung und Optimierung von Produktionsprozessen
- Produktionsmassstab (Kubikmeterbereich): Xcellerex XDR und HyPerforma DynaDrive Bioreaktoren von Cytiva und Thermofisher --> intensive Bedingungen (Perfusionskulturen & Fed-Batch)
54. Welcher Single-Use Bioreaktortyp hat die Spinnerflasche in mAb-Produktionen ersetzt?
Wellendurchmischter Bioreaktor (Wave-System ab 1998)
55. Welche Typen wellendurchmischter Single-Use Bioreaktoren gibt es und wie werden sie eingesetzt?
3 Typen: 1D-, 2D- und 3D-Wellensysteme
- Kippbewegung durch Kippen des Bags (Wellenerzeugung)
- Blasenfreie Oberflächenbelüftung
- 1D: älteste; dominieren in Zellkulturapplikationen
- 2D und 3D: besserer Massentransfer für Produktionsorganismen mit hohem Sauerstoffbedarf und Kulturbrühen mit nicht newtonschen Fluidströmungsverhalten
56. Welche 5 Typen von Single-Use Mischsystemen kennen Sie?
- Gerührte Systeme
- Wellendurchmischte Systeme
- Oszillierende Systeme
- Hydraulisch gemischte Systeme
- Pneumatische Systeme
57. Skizzieren Sie ein typisches Upstreamprocessing bis zum Produktionsbioreaktor (1m3) einer Single-Use mAb Produktion
58. Nennen Sie 4 Single-Use Systeme, die sich für die Biomasseabtrennung und Klärung in mAb-Produktionen im Pilotmassstab bewährt haben.
Zellernte und Klärung (DSP):
- Tiefenfilter
- Mikrofiltrationssysteme
- Ultrafiltrationssysteme
- Zentrifugen
59. Was haben das Celsius-Pak System von Sartorius und das RoSS pFTU Plate Freeze & Thaw von Single-Use Support gemeinsam?
Gefrier- und Auftau-Einheiten sind kontrolliert und skalierbar, sowie mit den Bags der meisten Bag-Hersteller kompatibel. Sie sind gegenwärtig bis zu Batchgrössen von 500 L erhältlich.
60. Wie lässt sich eine interne Perfusion mit Single-Use Systemen umsetzen?
Durch interne Perfusionsmembrane
61. Wie lässt sich eine externe Perfusion mit Single-Use Systemen realisieren
Durch Ports am Kultivierungsbag, die den Anschluss externer Perfusionssysteme, wie ATF oder TFDF (Tangential Flow Defiltration) ermöglichen.
62. Wie beurteilen Sie im Hinblick auf ein schnelles Scale-up und eine schnelle Zulassung den Einsatz von Kultivierungssystemen mit unterschiedlichem Energieeintrag?
Wichtige Punkte bei der Beurteilung von Kultivierungssystemen mit unterschiedlichen Energieeintrag:
- Skalierbarkeit: Systeme mit hohem Energieeintrag à Steigerung der Produktionsmenge
- Prozessintensivierung: Erhöhung der Effizienz und Produktivität (bspw. durch Perfusion)
- Flexibilität: Anpassung an die spezifischen Zelltypen und Produkte wie Impfstoffe etc.
- Risikominimierung: gleichmässiger Energieeintrag belastet die Zellen nicht
63. Nennen Sie 6 Typen von Single-Use Sensoren.
In-situ und ex-situ Sensoren (Sterilbarriere oder berührungsloses Messprinzip)
- pH-Sensoren
- pO 2 -Sensoren
- pCO2-Sensoren
- OD-Sensoren
- T: optisch, nicht-invasiv
- Online Nährstoffsensoren (Glukose, Laktat, Glutamat)
64. Welches Messprinzip liegt der Mehrheit der Single-Use pH- und DO Sensoren zugrunde?
pH-Sensoren: Messprinzip der Glas-Elektrode, das die elektrische Spannung in Abhängigkeit von der Wasserstoffionenkonzentration erfasst,
DO-Sensoren: Amperometrisches Messprinzip, bei dem der durch gelösten Sauerstoff erzeugte elektrische Strom gemessen wird.
65. Welches Freeze-and-Thaw-System kann unabhängig vom Bagtypen bis zu einem maximalen Arbeitsvolumen von 500 L eingesetzt werden?
RoSS pFTU Plate von Single-Use Support
66. Nennen Sie eine Firma, die sich auf Single-Use Abfülltechnologie, insbesondere von toxischen Substanzen, in der Schweiz spezialisiert hat.
Lonza: Wichtiger ADCs-Produzent (Antikörper-Wirkstoff-Konjugate)
67. Erklären Sie, weshalb die Verwendung der Single-Use Technologie für Impfstoffproduktionen so wichtig ist
- Hygiene & Sicherheit: Kreuzkontamination vermeiden
- Flexibilität & Skalierbarkeit: schnelle Anpassung an Nachfrageschwankungen
- Kosteneffizienz: günstiger in der Anschaffung & Wartung
- Schnellere Produktionszeiten: Reinigung und Sterilisation entfällt
- Nachhaltigkeit & Abfallmanagement: Wasserverbrauch reduziert
- Qualitätskontrolle: bessere Standardisierung möglich
68. Weshalb haben sich einige Firmen darauf spezialisiert, Antikörper-Wirkstoff-Konjugate mit Single-Use- statt mit wiederverwendbaren Systemen herzustellen?
- Kontaminationsrisiko minimieren
- Erhöhte Flexibilität & schnellere Umstellung
- Reduzierte Reinigung & Validierung
- Höhere Sicherheit für Mitarbeiter
- Verbesserte Produktionskapazität & Skalierbarkeit
69. Diskutieren Sie, weshalb für die Herstellung von Zelltherapeutika Single-Use Systeme zwingend sind.
- Kontaminationsvermeidung
- Kosteneffizienz
- Flexibilität und schnellere Implementierung & Umstellung
- Skalierbarkeit
- Risikominimierung
- Regulatorische Compliance (Standardisierte Anforderungen)
70. Nennen und beschreiben Sie Anwendungen für die Single-Use Technologie bei der Herstellung von Produkten für die zelluläre Landwirtschaft.
- Inokulumproduktion
- Skalierung
- Nährstoffversorgung
- Fermentation
- DSP
- Formulierung & Abfüllung
71. Wie beurteilen Sie die weitere Entwicklung der Single-Use Technologie? Begründen Sie Ihre Antwort.
- Erweiterte Anwendungen und Marktakzeptanz: Wird andauern durch Zell- und Gentherapeutika
- Technologische Fortschritte und Innovationen: Mit pflanzlichen & tierischen Zellen für zelluläre Landwirtschaft, vor allem in Inokulumproduktion
72. Wie erklären Sie sich die Zunahme mikrobieller Single-Use Bioreaktoren seit den letzten 3 Jahren?
- Technologische Fortschritte und Leistungsfähigkeit
- Wachsende Nachfrage nach Biopharmazeutika
- Reduzierte Kosten und Investitionsaufwand
1. Definieren Sie den Begriff Single-Use System.
SU-Systeme sind Gerätschaften, deren zell- bzw. medien- und produktberührenden Teile aus Kunststoffmaterialen bestehen und nur für den einmaligen Gebrauch bestimmt sind. Der Begriff "single-use", „disposable“ oder „Einweg“ bezieht sich auf die Anzahl der Nutzungen der Systeme !
2. Welche europäische Organisation beschäftigt sich im deutschsprachigen Raum mit Aspekten der Single-Use Technologie?
DECHEMA – Fachgruppe: Single-Use Technologien für biobasierte Anwendungen (Trifft sich 2-3-mal im Jahr bei einem Partner oder in Frankfurt am Main, dem Hauptsitz der DECHEMA.)
3. Wie lassen sich Single-Use Systeme kategorisieren?
Arbeits- und Gebrauchsgegenstände, einfache periphere Elemente, Geräte und Anlagen (Plattformtechnologien)
4. Was sind Single-Use Plattformtechnologien? Recherchieren Sie im Internet und nennen Sie 4 Plattformen mit Namen sowie ihre Hersteller.
Plattformprozesse sind technisch umgesetzt, gut definierte Abläufe von Prozessen oder Prozessschritten
Vorteile: Effizienter Workflow und gut kalkulierbar, beschleunigt Markteinführung von neuen Produkten, Liefersicherheit und Potential zur Prozessoptimierung.
Typische Single Use Plattformtechnologien:
- Lagern, Transport, Mischen
- Inokulumproduktion & Kultivierung
- Downstreaming
- Formulierung und Abfüllung
Hersteller:
- FlexFactory, GE Healthcare (jetzt Teil von Cytiva)
- Mobius® Single-Use Systems, Merck KGaA (MilliporeSigma)
- HyPerforma™ Single-Use Bioreactor Systems, Thermo Fisher Scientific
- Allegro™ Single-Use Systems, Pall Corporation
5. Nennen und begründen Sie 5 Vorteile von Single-Use Systemen.
- Hohe Bio- und Prozesssicherheit
- Vorkonfektioniert, meistens gammasterilisiert, qualifizier- und validierbar
- Reduzierung von Kreuzkontaminationen
- Grüner
- Keine bzw. reduzierte Aufwendungen für Reinigung und Sterilisation
- Schneller und flexibler
- Kurze Implementierungszeit
- Leichter und schneller Produktwechsel sowie Produktionserweiterung
- Billiger
- Geringere Investitions-, Infrastruktur- und Wartungskosten
- Reduzierung von Kultivierungs-, Reinigungs-, Sterilisations-, Qualifizierungs- und Wartungsoperationen
- Kleiner
- Reduzierung des Grundflächenbedarfs
- Keine Rohrleitungen
6. Nenne und begründen Sie 5 Nachteile von Single-Use Systemen.
- Material
- Materialeigenschaften
- Leachables (L) und Extractables (E)
- Skalierbarkeit
- Begrenzung auf Grund der Materialeigenschaften und Fertigungstechnologien
- Kosten, Umwelt
- Höhere Betriebskosten
- Erhöhte Lageranforderungen
- Entsorgungsproblematik
- Geringer Automatisationsgrad
- Produktberührte Mess- & Automatisierungstechnik muss auch entsorgt bzw. gereinigt und sterilisiert werden
- Begrenzte Verfügbarkeit an Single-Use Sensoren und Armaturen
- Schulung
- Viele manuelle Tätigkeiten, wachsender Schulungsaufwand mit steigendem Produktionsmassstab
- Lieferantenabhängigkeit
- Begrenzte Standardisierung
- Liefervorlaufzeiten
7. Nennen Sie 2 typische Materialien, die primär für die Herstellung von Single-Use Systemen verwendet werden
- Kunststoffe
- Flexibel (Film - Bag) oder rigide (Kessel, Formteile)
- Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylidenchlorid (PVDC), Polyethylen Terephthalat (PET), Ethylenvinylalkohol (EVOH), Ethylenvinylacetat (EVA)
- In Kombination mit unterschiedlichen Verbindungsschichtmaterialien
- Polymeradditive und Füllstoffe
- Glas
- Metall
- Klebematerialien
8. Nenne Sie 5 Herstellungsverfahren, die für die Herstellung von Single-Use Systemen verwendet werden.
Spritzgiessen (Injection molding)
Extrusionsverfahren (Extrusion process)
Blasformverfahren (Blow molding process)
Blasfolienextrusion (Blow film extrusion)
3D Druck (Injection extrusion-based printer)
9. Erklären Sie, welche Schritte, bei dem Herstellungsverfahren ablaufen, wo mehrlagige Single-Use Folien erzeugt werden können, die zu Kultivierungsbags weiterverarbeitet werden.
Blasfolienextrusion:
- Wichtigster Bestandteil: Extruder (Aufgabe: Förderung des Kunststoffgranulats bzw. der später entstehenden Kunststoffschmelze)
- Aufschmelzen des Kunststoffes durch Reibung
- Homogenisieren und Druckaufbau (Drücken der Kunststoffschmelze durch den schmalen Werkzeugspalt)
- Schmelzschlauch aufblasen
- Abkühlen & mittels Quetschwalzen flachlegen
- Mehrschichtfertigung (momentan 11 Schichten)
10. Skizzieren Sie den typischen Aufbau der Struktur einer Multilayerfolie, die 5 Layer hat und beschreiben Sie die Funktion der einzelnen Layer. Benennen Sie ausserdem den Kunststoff der hier am häufigsten verwendet wird.
Polyethylen
11. In welchen 2 Bereichen einer biopharmazeutischen Produktion werden Single-Use Systeme aktuell am häufigsten verwendet?
Downstream und Formulierung & Abfüllung
[Bags und Filtersysteme (Connectors, clamps) --> älteste SU-Systeme]
12. Was ist eine hybride Produktionsstätte und wie häufig kommt dieser Typ heute vor?
- Einbindung von Single-Use Systeme in herkömmlichen Anlagen
- Stand der Technik (75%)
13. Definieren Sie den Begriff Single-Use Produktionsstätte
Sind Produktionsstätten, in denen die Stoffwandlung, der Transport und die Lagerung von Ausgangsmaterialien, Zwischenprodukten und Endprodukten ganz oder weitgehend in Single-Use Systemen erfolgen (als geschlossenes System + Stationsbetrieb)
14. Wo sind die Unterschiede zwischen einer Single-Use Produktionsstätte, die ein geschlossenes System darstellt und einer Single-Use Produktionsstätte, die im Stationsbetrieb arbeitet?
15. Welche 2 Facility Layouts für Single-Use Produktionsstätten dominieren und wie unterscheiden sie sich?
Ballroom
- Flexibles Raumkonzept
- Grosser Raum mit geringer Reinraumklassifizierung
- Keine feste Ausrüstung und minimale Trennung
- Parallel zwei verschiedene Produkte herstellen
Dance Floor
- Flexibles Raumkonzept
- Ist ein kleinerer und stärker definierter Raum
- Alternative zum Ballroom-Konzept
- Keine fest installierten Geräte und minimale Abtrennung
- Anordnung der Medien und Puffervorbereitungseinrichtungen in unmittelbarer Nähe zu den Fertigungsprozessen
16. Erklären Sie anhand einer typischen mAb-Produktion, in welchen Prozessstufen Single-Use Systeme existieren und Anwendung finden. Gehen Sie auch darauf ein, wo aktuell das Bottleneck ist.
Anwendungen von SU-Systeme:
- Upstream (Zellkultivierung)
- Medien- und Pufferaufbereitung
- Downstream (Reinigung)
- Formulierung und Abfüllung
Aktuelles Bottleneck: Downstream-Bereich, speziell bei der Filtration und Chromatographie. Hier sind die Volumenanforderungen größer als das, was Single-Use Systeme oft effizient bewältigen können
17. Diskutieren Sie, ob die Einbindung von Single-Use Systemen in eine bestehende Anlage oder der Bau einer neuen Anlage (Greenfield Anlage) für eine mAb-Produktion effizienter bezüglich Material-, Personal- und Produktflüssen sowie Technologietransfer auf einen anderen Standort umzusetzen ist.
Einbindung von Single-Use Systemen in eine bestehende Anlage (Brownfield):
- Vorteile:
- Kostensparend: Nutzung vorhandener Infrastruktur senkt Investitionskosten.
- Schnelle Implementierung: Anpassungen sind schneller als ein kompletter Neubau.
- Flexibilität: Kombinierte Nutzung von Edelstahl- und Single-Use-Technologien.
- Nachteile:
- Raumengpässe: Begrenzter Platz für neue Single-Use-Systeme kann den Material- und Personalfluss behindern.
- Alte Infrastruktur: Anpassungen an bestehende Anlagen sind technisch komplex.
- Technologietransfer: Erschwert durch ältere Systeme, begrenzte Standardisierung.
Bau einer neuen Anlage (Greenfield):
- Vorteile:
- Optimierter Layout: Material-, Personal- und Produktflüsse sind von Anfang an effizient geplant.
- Maximale Flexibilität: Maßgeschneidert für Single-Use-Technologien, minimiert Cross-Contamination.
- Technologietransfer: Leichter auf andere Standorte, dank moderner und standardisierter Systeme.
- Nachteile:
- Höhere Kosten: Erhebliche Anfangsinvestitionen erforderlich.
- Längere Bauzeit: Verzögerte Markteinführung durch Bauzeiten
18. Was besagt der Begriff der Reinraumklasse und welche Reinraumklassen kennen Sie?
Beschreibt die Luftreinheit in einem Reinraum, und unterliegen strengen, genormten Anforderungen basierend auf der maximal zulässigen Partikelkonzentration (Partikel je m³ Luft) und Partikelgröße. Sie werden nach dem Reinheitsgrad der Luft klassifiziert (nach EG-GMP-Leitfaden, Annex 1: A, B, C oder D; nach DIN EN ISO 14644-1: ISO 1-9)
19. Welcher Bereich einer mAb-Produktion mit Single-Use Systemen ist im Hinblick auf die Reinraumklasse der kritischste und warum?
Abfüllbereich (Klasse A):
- Sterilität des Endprodukts (Kontaminationsrisiken)
- Direkter Produktkontakt (keine weiteren Reinigungsschitte)
- Einzeldosis-Abfüllung
20. Welcher Reinraumbereich wird für die Single-Use Fermentation einer mAb-Produktion typischerweise gewählt?
Reinraumbereich Klasse C (Geschlossenes System, Produktionsprozess ist geschützt)
-
- 1 / 72
-
Lernkarten
40. Wo werden RFID Tags im Single-Use Bereich verwendet und wie schätzen Sie ihre Akzeptanz ein?
RFID tag (Radio Frequency Identification)
- Wird zur automatischen und berührungslosen Identifizierung britischer Prozesskomponenten in verschiedenen Bereichen wie für Pharmaapplikationen genutzt
- Im SU-Bereich kann mit Hilfe der RFID tags das Koppeln der Schlauchverbindung von SU-Systemen unterstützt und papierlos kontrolliert werden
- Wegen den Kosten hat sich deren Einsatz jedoch nicht bewährt
41. Wie lassen sich die heute auf dem Markt verfügbaren Single-Use Bioreaktoren unter Berücksichtigung ihres Energieeintragsprinzips einteilen?
Single-Use Bioreaktoren:
- Statische Systeme
- Mechanisch angetriebene Systeme (grösste Gruppe: wellendurchmischte, gerührte und orbitalgeschüttelte SU-Bioreaktoren)
- Hydraulische Systeme
- Pneumatische Systeme
42. Was sind die zwei grössten Single-Use Bioreaktoren und welches Arbeitsvolumen haben Sie?
Gerührter SU-Bioreaktor ABEC, CSR Serie (Custom Single Run): 6m3
43. Diskutieren Sie die Instrumentierung von Single-Use Bioreaktoren?
Die Instrumentierung reicht von keiner Instrumentierung bis zu hochinstrumentierten Systemen. Sie zielt auf hohe Flexibilität und einfache Handhabung bei gleichzeitig hoher Prozesskontrolle ab:
- Merke: Das optische Fenster von SU-Bioreaktoren kann sogar für die Anwendung transportabler Rahmenanalysengeräte genutzt werden kann, diese sind für die Überwachung kontinuierlicher Prozesse sehr interessant.
- Systeme für die Zellproduktion sind i.d.R. nicht instrumentiert. Es gibt aber Hersteller, die ein kleines Portfolio an instrumentierten Single Use Kultivierungssystemen führen oder auf Kundenwunsch solche Systeme mit SU-Sensoren bestücken.
Wichtige Punkte bei der Instrumentierung:
- Sensoren (Auswahl und Platzierung von Online-Sensoren / oft optisch und nicht-invasiv / in-situ oder ex-situ)
- Pumpensysteme
- Flüssigkeitsüberwachung (nicht-invasive Durchflussmesser)
44. Recherchieren Sie im Internet nach den Single-Use Bioreaktoren, die speziell für Prozessintensivierungen entwickelt wurden. Nennen Sie 2 Typen und ihre Hersteller. Was haben diese Bioreaktortypen gemeinsam und wie unterscheiden Sie sich?
- Thermo Fisher Scientific's DynaDrive
- Turndown-Verhältnis von über 10:1 à flexibel für verschiedene Prozessstufen
- flexibles Rührsystem à hoher Energieeintrag bei gleichzeitig niedrigeren Umdrehungen
- Volumen bis zu 5'000 L
- Merck's Mobius® Single-Use Bioreactors
- Hohe Flexibilität
- Ideal für intensivierte Prozesse (Fed-Batch- und Perfusionsprozesse)
- Skalierbar von 3 bis 2'000 L
- hohe Sauerstoffübertragungsraten und kurze Mischzeiten
Gemeinsamkeiten:
- Ausgelegt für Prozessintensivierungen
- Skalierbare Designs
- Innovative Rührsysteme (effiziente Durchmischung und verbesserte Sauerstoffversorgung)
Unterschiede:
- DynaDrive à besonders hohes Turndown-Verhältnis von über 10:1 (Flexibilität bei kleiner Volumina)
- Mobius® Bioreaktor à verschiedene Skalierungsoptionen
45. Lässt sich Perfusion in Single-Use Bioreaktoren umsetzen? Wenn ja, erläutern Sie die am häufigsten verwendeten Ansätze der Industrie. Gehen Sie auch auf das maximal genutzte Arbeitsvolumen des Single-Use Bioreaktors ein.
Wichtigste Ansätze und Merkmale:
- ATF (Alternating Tangential Flow)
- Eine externe Membran ermöglicht kontinuierliches Filtern der Zellen und Rückführung in den Bioreaktor.
- Besonders geeignet für hochdichte Zellkulturen.
- TFF (Tangential Flow Filtration):
- Ähnlich wie ATF, aber die Zellen werden durch tangentiales Filtrieren getrennt.
- Effizient für Nährstoffaustausch und Abfallbeseitigung.
- Perfusionsvolumen: SU-Bioreaktoren unterstützen Perfusion bis zu einem Arbeitsvolumen von 6.000 Litern, insbesondere für Ak-Produktion
46. Was ist ein ATF-System, was zeichnet es aus und wie wird es genutzt?
Alternating Tangential Flow (ATF): Die Perfusion wird umgesetzt durch interne Perfusionsmembranen oder durch Ports am Kultivierungsbag, die den Anschluss externer Perfusionssysteme ermöglichen
- Externe Membran ermöglicht kontinuierliches Filtern der Zellen und Rückführung in den Bioreaktor
- Kontinuierlicher Nährstoffzufuhr und Abfallbeseitigung während des Bioprozesses
47. Gibt es andere Möglichkeiten als die Verwendung von Filtern zur Realisierung einer Perfusion.
Mechanische Trennung mittels Zentrifugation
48. Wo ist der Unterschied zwischen Perfusion und Biomasserückführung?
Perfusion
- Ziel: Kontinuierliche Zuführung frischer Nährstoffe und Entfernung von Abfallprodukten bei gleichzeitiger Rückführung der Zellen (Filtration)
Biomasserückführung
- Ziel: Wiedergewinnung und Rückführung der Zellen nach einem Ernteschritt, z.B. nach Zentrifugation oder Filtration, um sie weiter zu kultivieren oder für nachfolgende Prozesse zu verwenden.
49. Suchen Sie im Internet nach dem aktuell kleinsten Single-Use Bioreaktorsystem und seinem Einsatzgebiet.
BioBLU® f Single-Use Bioreactors (Eppendorf)
- Festwand-Bioreaktor mit Rührkesselkonstruktion (Arbeitsvolumenbereich von 65 mL – 3.75 L)
- Einsatzgebiet: für stabile mikrobielle Anwendungen mit Bakterien, Hefen und Pilzen
51. Wofür eignen sich orbital geschüttelte Single-Use Bioreaktoren und bis zu welchem maximalen Arbeitsvolumen gibt sie es?
- In der Inokulumproduktion
- Bis 2.5 m3 Arbeitsvolumen
52. Welches rigide Single-Use Bioreaktorsystem dominiert aktuell weltweit die Prozessentwicklungen und welche Versionen gibt es?
Mobius® Single-Use Bioreaktor von Merck
Versionen: 3 L bis 2.000 L für verschiedene Anwendungen, von Forschung bis zur industriellen Produktion .
53. Wie wird heute eine schnelle mAb- Prozessentwicklung vom mL- bis in den Kubikmeterbereich realisiert? Diskutieren Sie die Stufen und Bioreaktoren.
- Labormassstab (mL-Bereich): ambr® 15 und ambr® 250 Bioreaktoren von Sartorius --> Screening
- Pilotmassstab (L-Bereich): Biostat® STR und Mobius® Bioreaktoren von Sartorius und Merck --> Entwicklung und Optimierung von Produktionsprozessen
- Produktionsmassstab (Kubikmeterbereich): Xcellerex XDR und HyPerforma DynaDrive Bioreaktoren von Cytiva und Thermofisher --> intensive Bedingungen (Perfusionskulturen & Fed-Batch)
54. Welcher Single-Use Bioreaktortyp hat die Spinnerflasche in mAb-Produktionen ersetzt?
Wellendurchmischter Bioreaktor (Wave-System ab 1998)
55. Welche Typen wellendurchmischter Single-Use Bioreaktoren gibt es und wie werden sie eingesetzt?
3 Typen: 1D-, 2D- und 3D-Wellensysteme
- Kippbewegung durch Kippen des Bags (Wellenerzeugung)
- Blasenfreie Oberflächenbelüftung
- 1D: älteste; dominieren in Zellkulturapplikationen
- 2D und 3D: besserer Massentransfer für Produktionsorganismen mit hohem Sauerstoffbedarf und Kulturbrühen mit nicht newtonschen Fluidströmungsverhalten
56. Welche 5 Typen von Single-Use Mischsystemen kennen Sie?
- Gerührte Systeme
- Wellendurchmischte Systeme
- Oszillierende Systeme
- Hydraulisch gemischte Systeme
- Pneumatische Systeme
57. Skizzieren Sie ein typisches Upstreamprocessing bis zum Produktionsbioreaktor (1m3) einer Single-Use mAb Produktion
58. Nennen Sie 4 Single-Use Systeme, die sich für die Biomasseabtrennung und Klärung in mAb-Produktionen im Pilotmassstab bewährt haben.
Zellernte und Klärung (DSP):
- Tiefenfilter
- Mikrofiltrationssysteme
- Ultrafiltrationssysteme
- Zentrifugen
59. Was haben das Celsius-Pak System von Sartorius und das RoSS pFTU Plate Freeze & Thaw von Single-Use Support gemeinsam?
Gefrier- und Auftau-Einheiten sind kontrolliert und skalierbar, sowie mit den Bags der meisten Bag-Hersteller kompatibel. Sie sind gegenwärtig bis zu Batchgrössen von 500 L erhältlich.
60. Wie lässt sich eine interne Perfusion mit Single-Use Systemen umsetzen?
Durch interne Perfusionsmembrane
61. Wie lässt sich eine externe Perfusion mit Single-Use Systemen realisieren
Durch Ports am Kultivierungsbag, die den Anschluss externer Perfusionssysteme, wie ATF oder TFDF (Tangential Flow Defiltration) ermöglichen.
62. Wie beurteilen Sie im Hinblick auf ein schnelles Scale-up und eine schnelle Zulassung den Einsatz von Kultivierungssystemen mit unterschiedlichem Energieeintrag?
Wichtige Punkte bei der Beurteilung von Kultivierungssystemen mit unterschiedlichen Energieeintrag:
- Skalierbarkeit: Systeme mit hohem Energieeintrag à Steigerung der Produktionsmenge
- Prozessintensivierung: Erhöhung der Effizienz und Produktivität (bspw. durch Perfusion)
- Flexibilität: Anpassung an die spezifischen Zelltypen und Produkte wie Impfstoffe etc.
- Risikominimierung: gleichmässiger Energieeintrag belastet die Zellen nicht
63. Nennen Sie 6 Typen von Single-Use Sensoren.
In-situ und ex-situ Sensoren (Sterilbarriere oder berührungsloses Messprinzip)
- pH-Sensoren
- pO 2 -Sensoren
- pCO2-Sensoren
- OD-Sensoren
- T: optisch, nicht-invasiv
- Online Nährstoffsensoren (Glukose, Laktat, Glutamat)
64. Welches Messprinzip liegt der Mehrheit der Single-Use pH- und DO Sensoren zugrunde?
pH-Sensoren: Messprinzip der Glas-Elektrode, das die elektrische Spannung in Abhängigkeit von der Wasserstoffionenkonzentration erfasst,
DO-Sensoren: Amperometrisches Messprinzip, bei dem der durch gelösten Sauerstoff erzeugte elektrische Strom gemessen wird.
65. Welches Freeze-and-Thaw-System kann unabhängig vom Bagtypen bis zu einem maximalen Arbeitsvolumen von 500 L eingesetzt werden?
RoSS pFTU Plate von Single-Use Support
66. Nennen Sie eine Firma, die sich auf Single-Use Abfülltechnologie, insbesondere von toxischen Substanzen, in der Schweiz spezialisiert hat.
Lonza: Wichtiger ADCs-Produzent (Antikörper-Wirkstoff-Konjugate)
67. Erklären Sie, weshalb die Verwendung der Single-Use Technologie für Impfstoffproduktionen so wichtig ist
- Hygiene & Sicherheit: Kreuzkontamination vermeiden
- Flexibilität & Skalierbarkeit: schnelle Anpassung an Nachfrageschwankungen
- Kosteneffizienz: günstiger in der Anschaffung & Wartung
- Schnellere Produktionszeiten: Reinigung und Sterilisation entfällt
- Nachhaltigkeit & Abfallmanagement: Wasserverbrauch reduziert
- Qualitätskontrolle: bessere Standardisierung möglich
68. Weshalb haben sich einige Firmen darauf spezialisiert, Antikörper-Wirkstoff-Konjugate mit Single-Use- statt mit wiederverwendbaren Systemen herzustellen?
- Kontaminationsrisiko minimieren
- Erhöhte Flexibilität & schnellere Umstellung
- Reduzierte Reinigung & Validierung
- Höhere Sicherheit für Mitarbeiter
- Verbesserte Produktionskapazität & Skalierbarkeit
69. Diskutieren Sie, weshalb für die Herstellung von Zelltherapeutika Single-Use Systeme zwingend sind.
- Kontaminationsvermeidung
- Kosteneffizienz
- Flexibilität und schnellere Implementierung & Umstellung
- Skalierbarkeit
- Risikominimierung
- Regulatorische Compliance (Standardisierte Anforderungen)
70. Nennen und beschreiben Sie Anwendungen für die Single-Use Technologie bei der Herstellung von Produkten für die zelluläre Landwirtschaft.
- Inokulumproduktion
- Skalierung
- Nährstoffversorgung
- Fermentation
- DSP
- Formulierung & Abfüllung
71. Wie beurteilen Sie die weitere Entwicklung der Single-Use Technologie? Begründen Sie Ihre Antwort.
- Erweiterte Anwendungen und Marktakzeptanz: Wird andauern durch Zell- und Gentherapeutika
- Technologische Fortschritte und Innovationen: Mit pflanzlichen & tierischen Zellen für zelluläre Landwirtschaft, vor allem in Inokulumproduktion
72. Wie erklären Sie sich die Zunahme mikrobieller Single-Use Bioreaktoren seit den letzten 3 Jahren?
- Technologische Fortschritte und Leistungsfähigkeit
- Wachsende Nachfrage nach Biopharmazeutika
- Reduzierte Kosten und Investitionsaufwand
