Gebrauchsfertige Filtertechnolgie

Dipl.-Ing. (FH) Joachim Regel

Gebrauchsfertige Filterkapsulen sind ein Beispiel für solche Komponenten, die den Anspruch des Herstellers nach Optimierung durch kürzere Prozesszeiten und größere Zuverlässigkeit in aseptischen Prozessen gerecht werden. Zu den Anwendungen gehören die Filtration von SVP’s (small volume parenterals), LVP’s (large volume parenterals), Zwischenprodukten der biotechnologischen Downstream-Produktion, Puffern und anderen Prozesslösungen. Millipore bietet entsprechende Systeme unter dem Markennamen Mobius im Rahmen seines Plastic-Factory-Konzepts an. Dieses Konzept basiert auf der Verwendung von Einwegkomponenten, wo immer deren Einsatz im Prozess möglich ist. Es beinhaltet auch die weiterentwickelten Kapsulen der Produktreihen Opticap XL und XLT für die Klär-, Vor- und Sterilfiltration von Flüssigkeiten und Gasen. Für Anwendungen der Sterilfiltration bieten sie in Verbindung mit PVDF-Membranen mit Porengrößen von 0,1, 0,22 und 0,45 µm oder mit integriertem Vorfilter ein hohes Maß an Sterilitätssicherheit und Bedienkomfort. Die in Verbindung mit diesen Filtern verwendbaren Vorfiltrationsmedien und die Express-Polyethersulfon-(PES)-Membran zur Sterilfiltration erweitern die Einsatzmöglichkeiten. Zusätzlich sind die Kapsulen mit vielfältigen Ein- und Ausgangsanschlüssen erhältlich, so dass der Prozess flexibel gestaltet werden kann. Zur leichteren Handhabung sind Opticap-XLT-Kapsulen der Größen 10“, 20“ und 30“ im T-Line-Format erhältlich.

Die BioReliance Manufacturing GmbH in Heidelberg nutzt diese Technologie in hohem Maße. BioReliance ist Dienstleister und bietet Test- und Herstellungsleistungen an, die den kompletten Produktzyklus von der frühen präklinischen Entwicklung bis hin zur lizenzierten Produktion umfassen. Das Unternehmen ist spezialisiert auf die cGMP-gerechte Herstellung aktiver pharmazeutischer Wirkstoffe (API’s) mittels mikrobieller Expressionssysteme in Fermentern mit einem Gesamtvolumen von bis zu 1500 l. Die so hergestellten API’s werden dann mit Hilfe verschiedener Aufreinigungsverfahren bis zur sterilen Bulklösung weiterverarbeitet. Dabei sind Ultra- und Sterilfiltrationstechnologien sowie Chromatographieverfahren in „Klasse 10 000“-spezifizierten Produktionsräumen im Einsatz. Das Zwischenprodukt wird über eine Opticap-XL-Kapsule in ein steriles Beutelsystem filtriert und so bis zur finalen Abfüllung gelagert.

„Als Anwender schätzen wir die Opticap-XL-Kapsule sehr, da wir weniger Rüstzeit benötigen, um eine einsatzbereite Einheit für die Produktion zu erhalten. Das robuste Design mit einem TC-Anschluss von 25,4 mm Durchmesser ermöglicht es uns, die Kapsule leicht mit anderen Prozesskomponenten zu verbinden. Außerdem besteht der Filter aus durchsichtigem opakem Material, so dass man während des Entlüftens der Kapsule den Flüssigkeitsspiegel erkennen kann“, berichtet Michael Rühle, Prozessingenieur bei BioReliance. Ein weiterer Pluspunkt des optimierten Designs ist, dass eine vollständige Entleerung über ein spezielles Bodenventil erreicht wird. „Die umfassende Entleerungsfähigkeit hilft uns, nahezu 100 % des kostbaren Produktes während der Filtrationsschritte wiederzugewinnen. Die Verwendung des Filters ist sicherer, da das Ventil mit Handschuhen in Reinraumumgebung besser gehandhabt werden kann“, urteilt Dr. Thomas Pultar, Geschäftsführer von BioReliance. Der TC-Anschluss der Kapsule wurde neu gestaltet und robuster ausgeformt, so dass dieser leicht unter Standardbedingungen autoklaviert werden kann, was für mehrere Zyklen validiert wurde. Zur Sicherstellung einer korrekten Handhabung zeigt das Etikett mittels eines Pfeils die Filtrations-Fließrichtung sowie den Farbcode zur Unterscheidung der Porengrößen und des verwendeten Filtermaterials an. Die verfügbaren Filterflächen reichen von 900 cm² einer Opticap-XL 2- bis zu 21 000 cm² einer Opticap-XLT 30-Kapsule. „In künftigen Projekten“ so Pultar, „wird uns der Einsatz von Disposables wie der Opticap-XL-Filterkapsulen eine bessere Anpassung an die Chargengröße ermöglichen und zu geringeren Kosten führen.“ Die lineare Skalierbarkeit ist ein weiterer anwendungstechnischer Vorteil.

Das vollständige Validierungspaket, das Tests nach USP-Klasse IV und auf extrahierbare Substanzen beinhaltet, gibt für Validierungszwecke zudem präzise Informationen über Filtergrößen, -flächen, Restvolumina im Filter, Maximaldruck und Betriebstemperatur. Weitere Angaben zu den verschiedenen Membranmaterialien, Testergebnissen über Endotoxine, Materialieneigenschaften der verwendeten Filter und des Gehäuses, bis hin zum Nachweis der qualifizierten Autoklavierungsbedingungen, ergänzen die Informationen.

„Die zur Verfügung gestellten Qualifizierungsdaten halfen uns, die neue Opticap-XL-Kapsule auf einfache Art und Weise in den Prozess zu implementieren. Lediglich die Filterfläche und die angewandten Prozessbedingungen mussten für die Entscheidung, welche internen Validierungstests durchgeführt werden sollten, noch berücksichtigt werden“ so Pultar.

Scale-up- und Machbarkeitsstudien in kleinerem Maßstab (unter 1 l) können mit der Optiscale-Einheit für kleine Flüssigkeitsmengen durchgeführt werden, um Auslegungsdaten zu ermitteln. Diese Daten dienen dazu, Prozesse für mehrere hundert oder sogar mehrere tausend Liter zu definieren. Erhältlich für alle Medientypen, ist Optiscale ein Untersuchungswerkzeug zur schnellen und zuverlässigen Auswahl und Auslegung des geeigneten Prozessfilters. Sofern eine Klärfiltration notwendig ist, sind auch Vorfiltrationsmedien wie Milligard (Zellulosemischester), PolysepTM II (Zellulosemischester und Borosilikat-Mikroglasfaser) oder Polygard und Clarigard (Polypropylene) in diesem gebrauchsfertigen Kapsulenformat verfügbar.

Der kürzlich entwickelte Express-SHF-Filter (PES-Membran) ist mit 0,22 µm Porengröße oder als Express-SHC-Filter mit integrierter Vorfilterschicht erhältlich und kann für sämtliche Anwendungen in biopharmazeutischen Upstream- und Downstream-Prozessen für Puffer, Salz- und Konditionierungslösungen, Prozesszusätze und Prozesszwischenprodukte verwendet werden. Zur Sterilfiltration von Gasen sind die Kapsulen in verschiedenen Größen und Filtermedien, beispielsweise mit PTFE-Membranen, erhältlich, um Luftsterilität für Lagertanks, WFI-Tanks und Transportbehälter sicherzustellen. Zur leichten Handhabung im Prozess werden alle Opticap XL- und XLT- Kapsulen, in Abhängigkeit vom verwendeten Medientyp, autoklavierbar, gammasterilisierbar oder vorsterilisiert angeboten.

Opticap XL und XLT sind Teil der unter dem Begriff Mobius auf den Markt gebrachten flexiblen Bioprozesslösungen. Das Mobius-Konzept beinhalten ein Sortiment gebrauchsfertiger Technologien und Dienstleistungen, angefangen bei individuellen Komponenten wie den Opticap-Kapsulen bis hin zu integrierten Lösungen, einschließlich Validierungsleistungen. Opticap-XL- und -XLT-Kapsulen können mit anderen Technologien kombiniert werden, um ein maßgeschneidertes, sofort im Prozess einsetzbares, gammasterilisiertes System – bestehend aus Lynx-Verbindungen, Beuteln und Schläuchen – zu entwickeln. Integrierte Lösungen für die Endabfüllung wie das gebrauchsfertige Acerta-Abfüllsystem reduzieren den Reinigungsaufwand und stellen gleichzeitig die Reproduzierbarkeit der Abfüllung sicher. Wo die Anwendung sterile und vorgefertigte „Ready-to-Use“-Lösungen erfordert, ermöglicht Mobius die Einhaltung kritischer aseptischer Prozessanforderungen und Vorschriften.

Mobius-Lösungen erhöhen die Flexibilität durch die einfache Integration gebrauchsfertiger Produkte in bestehende Anlagen. Das in-situ sterilisierbare Lynx ST-Ventil ermöglicht die Verwendung gebrauchsfertiger Filter- und Beutelsystemelemente in Edelstahlanlagen. So können z. B. Bioreaktoren und Tanks mit einem Einmal-Beutelfiltersystem verbunden werden. Gleichzeitig wird dadurch das Kontaminationsrisiko für den Prozess reduziert, da eine aseptische Ankoppelung durch die In-Situ-Sterilisation mit Dampf an dem Lynx ST-Ventil selbst möglich ist.

cav 483

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