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Willkommen bei den aktuellen Innovationen in der Bioprozessanalyse
Hier kommen Wissenschaft, Technologie und menschliche Gesundheit zusammen, um eine bessere Zukunft zu gestalten.
Im dynamischen Bereich der weltweiten Gesundheitsversorgung spielen lebensrettende Medikamente eine entscheidende Rolle. Die für ihre Herstellung benötigten komplizierten biologischen Moleküle stellen jedoch eine große prozesstechnische Herausforderung dar. Die biopharmazeutische Industrie erlebt derzeit einen beispiellosen Anstieg der Nachfrage nach verschiedenen neuen Biologika – von Impfstoffen bis hin zu fortschrittlichen personalisierten Therapien, zielgerichteten Medikamenten und Spezialarzneimitteln. Diese innovativen Modalitäten üben einen ständigen Druck auf die Hersteller von biopharmazeutischen Produkten aus: Sie müssen die Produktentwicklung beschleunigen, die Produktion zügig skalieren und eine maximale Wertschöpfung aus den bestehenden Prozessen erzielen.
Um der Nachfrage der Patienten nach sicheren Arzneimitteln in hoher Qualität gerecht zu werden, müssen Biotech-Hersteller robuste, zuverlässige und in jeder Anlagengröße funktionsfähige Prozesse entwickeln. Diese Prozesse müssen sowohl für wiederverwendbare als auch für Single-Use-Bioreaktorsysteme anpassbar sein. Vor dem Hintergrund dieser Entwicklungen passen die Unternehmen ihre Strategie an und setzen auf kleinere, intelligentere und flexiblere Anlagen. Einer der Eckpfeiler ist Automatisierung, denn sie ermöglicht optimierte Abläufe. Daneben steigern Inline-Überwachung von Qualitätsparametern in Echtzeit und ein sorgfältiges Risikomanagement die Gesamteffizienz.
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Wir verstehen Ihre Herausforderungen
Bei der Entwicklung und Herstellung von Biotherapeutika und Impfstoffen sind Zeit und Kosten eine enorme Herausforderung. Ziel der Unternehmen ist es, die Zeit zwischen der Entdeckung eines Arzneimittels und seiner Produktion möglichst zu verkürzen. Kritische Qualitätsattribute (Critical Quality Attributes, CQAs) können durch kritische Prozessparameter (Critical Process Parameters, CPPs) beeinflusst werden. Dies sind beispielsweise Medienzusammensetzung, Metabolitenkonzentrationen, pH-Wert, gelöster Sauerstoff, Dichte lebensfähiger und gesamter Zellen im Upstream-Prozess sowie pH-Wert, Leitfähigkeit und UV für die Zielproteinerkennung im Downstream-Prozess.
Üblicherweise werden die meisten dieser Parameter im Labor bewertet. Dies kann zu Unstimmigkeiten aufgrund von Probenahmetechniken, einer nicht optimalen Handhabung und Diskrepanzen zwischen Echtzeitmessungen und Laboranalysen führen. Die genommenen Proben stimmen möglicherweise nicht vollständig mit dem Prozesszustand überein, und selbst bei Einhaltung von Standardarbeitsanweisungen (SOPs) können Abweichungen auftreten. Die daraus resultierende Zeitverzögerung zwischen der Probenentnahme und den Testergebnissen im Labor ermöglicht keine automatisierte Regelung, was die Prozesseffizienz verringert und das Risiko von Qualitätsproblemen und Chargenverlusten erhöht. Die Lösung des Problems bieten Inline-Messverfahren in Echtzeit.
White Paper: Revolutionierung der Biopharmazie durch Inline-Bioprozessmessungen in Echtzeit
Inline-Messung von Bioprozessen in Echtzeit auf dem gesamten Weg Ihres Produkts.
Ob Sie lebensrettende Medikamente entwickeln, deren Produktion vorbereiten oder nach Verbesserungen für vorhandene Arzneimittelrezepturen suchen – dieses White Paper kann Ihnen als Orientierungshilfe dienen. Sie finden darin Tipps und Tricks, wie Sie Inline-Messverfahren in die Steuerungsstrategie Ihrer Upstream- und Downstream-Prozesse integrieren können:
- Kritische Parameter, kritische Entscheidungen: Erkunden Sie Synergien zwischen kritischen CPPs und CQAs und wie sie die Zukunft Ihrer Biotech-Herstellung bestimmen.
- Die Kunst der Echtzeitüberwachung: Lernen Sie, wie Inline-Sensoren und Multi-Attribut-Sensoren funktionieren – sie sind Ihre „Geheimwaffen“ für kontinuierliche Prozessverbesserung.
- Den Ertrag steigern: Entdecken Sie, wie sich hochmoderne Analysesensoren nahtlos in Ihre Bioprozessverfahren integrieren lassen und sofort Daten liefern, ohne den Ablauf zu stören.
- Die Qualität verbessern: Beschäftigen Sie sich mit Schwingungsspektroskopie (z. B. Raman), und erfahren Sie, wie sie die Qualität Ihrer Produkte verbessert.
- Vom Labor zum Prozess: Erleben Sie einen nahtlosen Technologietransfer, der die Lücke zwischen Labor und Produktion schließt.
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Das sagt ein Experte
„Echtzeit-Wissen über Bioprozesse ist für die Life-Sciences-Branche von entscheidender Bedeutung. Inline-Analysetechnologien wie Raman-Spektroskopie und digitale Sensoren für die Flüssigkeitsanalyse ermöglichen Wissenschaftlern beispiellose Einblicke in Bioprozesse. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern einen detaillierten Plan mit klar identifizierten spezifischen Bereichen. In diesen Bereichen kann die Prozesseffizienz in jeder Phase des Produktlebenszyklus verbessert werden, vom Entwicklungslabor bis zum Fertigungsstandort.“
Ian R. Lewis, PhD
Head of Technical Marketing, Endress+Hauser Optical Analysis
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CPPs und CQAs in Echtzeit messen
Die Inline-Prozessmessung hat das Verständnis von Prozessen grundlegend verändert und ermöglicht eine präzise Kontrolle der kritischen Prozessparameter (CPPs). In Echtzeit arbeitende Inline-Verfahren liefern für wichtige Prozessvariablen eine höhere Genauigkeit als herkömmliche Offline-Methoden. Zellwachstumsrate und Ertrag werden von vielen verschiedenen physikalischen und chemischen Umgebungsbedingungen beeinflusst. Eine strenge Überwachung und Kontrolle der CPPs und CQAs ist daher von entscheidender Bedeutung. Durch kontinuierliche Überwachung der CPPs erreichen Unternehmen Quality by Design (QbD) und vermeiden kostspielige Probleme bei der Qualitätskontrolle und Verzögerungen in der Produktion. Darüber hinaus liefern im Upstream und Downstream angeordnete Inline-Messstellen ein 24/7-Prozessfeedback, das eine vollständige Prozesstransparenz ermöglicht. Damit verfügen Sie über das nötige Wissen, um wichtige Parameter über den gesamten Produktlebenszyklus innerhalb der festgelegten Toleranzen zu überwachen und zu steuern – sowohl im Upstream als auch im Downstream.
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Optimieren Sie Ihr Upstream-Ökosystem
In der komplexen Welt von Zellkulturen und Fermentation spielt die 24/7-Inlineanalyse eine entscheidende Rolle. Upstream-Bioprozesse umfassen Aktivitäten von der Zelllinienentwicklung bis zur Zellkulturexpansion und Zellernte. Zu den wesentlichen Prozessen gehören die Optimierung der Medien, die Expansion von Seed Trains, die Kultivierung in Bioreaktoren und das Upscaling von Zellkulturen. Diese grundlegenden Schritte schaffen die Voraussetzungen für die Downstream-Verarbeitung und die anschließende Produktion von Biopharmazeutika. Durch Inline-Messungen konnte die Produktivität erheblich gesteigert werden, denn sie erhöhen die Titer der Zellkulturen und verkürzen die Zeit vom Labor bis zum Bioreaktor in der Produktion. Diese Messungen dienen der Kontrolle von Stoffwechsel- und Ernährungsparametern wie Glukose, Laktat, Titer, Zelldichte und Aminosäuren. Außerdem können damit Prozessparameter wie pH-Wert und gelöster Sauerstoff überwacht werden.
@Ease
Optimieren Sie den Downstream-Prozess
In Downstream-Bioprozessen verlagert sich der Schwerpunkt in Richtung Abtrennung und Aufreinigung des Zielmoleküls. Ziel ist die stabile und vorhersagbare Maximierung der Produktausbeute. Gleichzeitig müssen eine optimale Produktqualität und bestmögliche Ergebnisse für die Patienten sichergestellt werden. In dieser Phase finden mehrere wichtige Schritte zur Gewinnung, Reinigung und Konzentration der Bioprodukte statt. Diese Schritte sind:
- Filtration
- primäre Erfassung
- Pufferaustausch
- Reinigung
- abschließendes Polieren
Bei Downstream-Prozessen kommt es zu raschen Änderungen der Zusammensetzung. Dafür werden Prozessanalysentechniken (PATs) benötigt, die auch für kleinere Mengen und kürzere Zykluszeiten geeignet sind. Inline-Messungen sind wichtig, da sie die Überwachung und Kontrolle kritischer Parameter in Echtzeit ermöglichen. Dadurch können proaktive Anpassungen während des Prozesses vorgenommen werden, was letztlich die Effizienz der Downstream-Bioprozesse steigert und für Biotech-Produkte hoher Qualität sorgt. Parameter wie Zielproteinkonzentration, pH-Wert, Leitfähigkeit und Aggregatbildung eignen sich ideal für die Inline-Messung in jeder Downstream-Steuerungsstrategie.
Sie fragen sich, wo Sie anfangen sollen? Hier finden Sie Antworten auf Ihre wichtigsten Fragen.
Wahrscheinlich wissen Sie, dass die Überwachung von Kernprozessen mit präziser, datenreicher Inline-Messtechnik sehr nützlich ist. Allerdings ist es oft schwer zu entscheiden, wo man anfangen soll. Hier finden Sie Antworten auf einige häufig gestellte Fragen, damit Sie mit Ihrer Recherche schnell vorankommen.
