Bosch bringt Pilotfermenter für die Herstellung biopharmazeutischer Wirkstoffe auf den Markt

Pilotfermenter zur Herstellung biopharmazeutischer Wirkstoffe: Der modular aufgebaute, vollautomatische Pilotfermenter von Bosch eignet sich sowohl für Forschungs- und Entwicklungszwecke und klinische Studien im Labor als auch für die industrielle Produktion kleiner Chargen. (Foto: Bosch) / Pilot fermenter for manufacturing biopharmaceutical APIs: The modular, fully automatic pilot fermenter from Bosch is suitable for R&D applications, clinical studies in the lab, and industrial production of small batches. (Picture: Bosch)

Batchverfahren und kontinuierliche Produktion: Die Ausstattung des Pilotfermenters ermöglicht neben Batch- und Fed-Batch-Prozessen auch Perfusion und kontinuierliche Verfahren. (Foto: Bosch) / Batch production and continuous processing: The equipment of the pilot fermenter allows for batch and fed batch processes, as well as perfusion and continuous processing. (Picture: Bosch)

- System verarbeitet Chargengrößen im Bereich von acht bis 50 Liter
- Hochpräzise Zuführung flüssiger Prozessmedien über Dosierspritzen
- Fermenter ermöglicht Batch- und kontinuierliche Produktion

Bosch hat einen Pilotfermenter für die Züchtung pharmazeutischer Ausgangsstoffe im Labormaßstab auf den Markt gebracht. „In der Pharmaindustrie gewinnt die Herstellung komplexer Wirkstoffe durch biotechnologische Verfahren weiter an Bedeutung. Ob Insulinpräparate oder Arzneimittel für gezielte Krebstherapien – unsere bioprozesstechnischen Anlagen sorgen für höchste Produktqualität und exzellente Prozessergebnisse“, erläutert Dr. John Medina, Vertriebsleiter bei der Bosch-Tochter Pharmatec. „Mit dem neuen Pilotfermenter bietet Bosch ein modular aufgebautes, vollautomatisches System sowohl für Forschungs- und Entwicklungszwecke und klinische Studien im Labor als auch für die industrielle Produktion kleiner Chargen“. Der Pilotfermenter wurde im Mai auf der interpack 2017 in Düsseldorf präsentiert.

Modulares Prozesssystem für verschiedene Zellkulturen

Bei der Konstruktion von Fermentationsanlagen gilt es, optimale Wachstumsbedingungen für Mikroorganismen wie Zellen und Bakterien zu schaffen. Gleichzeitig müssen die Anlagen den hohen Ansprüchen der in der Pharmaindustrie geltenden cGMP-Regularien entsprechen. Der hochflexibel einsetzbare Pilotfermenter von Bosch erfüllt für verschiedene Anwendungszwecke die spezifischen Anforderungen der pharmazeutischen Wirkstoffproduktion.

„Dank der modularen Bauweise eignet sich der Bioreaktor für unterschiedliche Kultivierungsprozesse und Zellkulturen. Austauschbare Rühr- und Dosiertechnologien sorgen je nach Kundenanforderung für den jeweils optimalen Fermentationsprozess“, führt Medina aus. Der Pilotfermenter verarbeitet je nach Rührwerk Chargengrößen von acht oder 13 bis 50 Liter. Zusätzlich stehen Reaktorgrößen von 100 und 200 Liter für Pilotchargen oder kleine Industriechargen zur Verfügung. Alle Behälter sind je nach Bedarf austauschbar. Damit hat Bosch das vorhandene Portfolio an Fermentationsanlagen ergänzt, die bisher in Produktionsvolumina zwischen 500 und 5 000 Litern verfügbar sind. 

Austauschbare Rührtechnologien

Je nach Anforderung lassen sich auf dem Pilotfermenter austauschbare Rührtechnologien einsetzen, die für unterschiedliche Zelltypen und Prozessführungen geeignet sind. Das Rührwerk regelt die für die Zellkultivierung erforderliche Zufuhr von Flüssigkeiten oder Gasen. Empfindliche Zellen erfordern den Einsatz schonender Technologien wie Airliftmodule, weniger empfindliche Zellen können mechanisch gerührt werden.

Die Zuführung der Prozessmedien erfolgt vollautomatisch. Alternativ zu den installierten Peristaltikpumpen und zwei weiteren Schlauchpumpen in der Peripherie zeigte Bosch auf der interpack ein separates Modul, das der hochpräzisen Dosierung flüssiger Prozessmedien über vier Dosierspritzen dient. Die Peripherie kann zudem um weitere Peristaltikpumpen erweitert werden. So lassen sich weitere flüssige Prozessmedien dosieren. 

Kontinuierliche Prozessführung möglich

Die Ausstattung des Pilotfermenters mit einer schonenden Drehkolbenpumpe und einem zweiten Prozessbehälter erlaubt neben Batch- und Fed-Batch-Prozessen auch Perfusion und kontinuierliche Verfahren. Während beim Batch-Prozess die Zellkultur sich selbst überlassen bleibt, führt im Fed-Batch-Verfahren die fortgesetzte Zugabe von Nährmedien während der Fermentation zu einer höheren Zelldichte und Produktausbeute. Für eine höchstmögliche Zelldichte eignet sich die Perfusion: Dabei werden dem Fermenter kontinuierlich frische Medien zugeführt und dem Kultivierungsprozess ein gleich hohes Volumen an verbrauchten Medien über die beiden Hohlfasermodule entzogen. 

Die Anlage ist als Package-Unit konzipiert und der Wandeinbau ermöglicht die Trennung zwischen Technik- und Produktionsbereich. Das Design der Anlage ist für eine einfache Reinigung und Sterilisation (CIP/SIP) ausgelegt. Die integrierte Peripherie bietet zudem einen Dampfgenerator, Abluftkühler sowie eine Heiz-Kühlvorrichtung für den Bioreaktor. Diese Konzeption erlaubt eine schnelle Installation an vorhandenen Standorten mit begrenzter Medienverfügbarkeit und ein schnelles Umrüsten der Anlage. Für die anschließenden Downstream-Prozesse und die Endformulierung der fertigen Injektionslösung bietet Bosch Komplettlösungen an, die sich mit weiteren Anlagen von Bosch für die Abfüllung und Verpackung flüssiger Pharmazeutika kombinieren lassen.