Bioreaktoren
Die Bioreaktoren von Veenbrink RVS nutzen einen Fermentationsprozess. Es handelt sich um einen biologischen Prozess, bei dem Mikroorganismen in eine ideale Umgebung gebracht werden. Durch die sehr genaue Steuerung der Bedingungen im Reaktor, wie pH-Wert, Temperatur, Druck und Sauerstoffgehalt, werden das Wachstum und die Aktivität der Mikroorganismen optimiert. Die Zellen sorgen für die Produktion von Nährstoffen für das Endprodukt.
Die gewünschte Umgebung wird unter sehr sterilen Bedingungen geschaffen, um Kontamination und Zellverlust zu vermeiden. Auf diese Weise wird Sauerstoff durch einen speziellen Sparger gleichmäßig über die Zelllösung verteilt. Durch das Rühren der Flüssigkeit wird der zugesetzte Sauerstoff besser verteilt. Das Rührwerk sorgt außerdem dafür, dass die Zellen homogen in Bewegung gehalten werden, ohne sie zu beschädigen.
Die Lebenszyklen von Fermentationschargen sind meist einheitlich. Zellen, die zu Beginn des Prozesses den konditionierten Bedingungen ausgesetzt werden, müssen sich zunächst an die neue Umgebung gewöhnen. Sobald sich die Zellen daran gewöhnt haben, beginnen sie sich konsistent zu vermehren. Sobald die Zellen so viel Abfall produzieren, stagniert das Zellwachstum: Die Anzahl der absterbenden Zellen nimmt zu und die Anzahl der sich vermehrenden Zellen nimmt ab.
ISF-Modell (Internal Spin Filter) und ATF-Modell (Alternating Tangential Flow)
Sobald der Fermentationsprozess seinen Höhepunkt erreicht hat, erfolgt die Ernte. Die Ernte kann auf verschiedene Arten erfolgen: • ISF (Internal Spin Filter)-Ernte • ATF (Alternating Tangential Flow)-Ernte Mit einem ISF (Internal Spin Filter) wird die Ernte durch den Einsatz eines Spin-Filters im Reaktor gewonnen: Ein Ernte-Rohr sammelt alle zellfreien Medien, die sich im Spin-Filter befinden. Da der Filter eine bestimmte Maschenweite hat, sorgt er dafür, dass die Zellen außerhalb des Filters und der Erntezone bleiben und weiterwachsen können, solange die Bedingungen gut sind. Mit einem ATF (Alternating Tangential Flow) wird die Zellsuspension (Retentat) mittels Vakuumtechniken aus dem Bioreaktor entfernt. Die zellfreie Ernte wird gewonnen und gesammelt, indem die Suspension über das Filtergehäuse zurück in den Bioreaktor gepumpt wird.
Upstream-Verarbeitung
In der Biopharmazie wird häufig zwischen Upstream- und Downstream-Verarbeitung unterschieden. Beide Phasen bestehen wiederum aus einer Reihe von Prozessschritten. So umfasst der Upstream-Prozess im Wesentlichen:
• Medienvorbereitung, bei der Produkte hergestellt werden, mit denen die Mikroorganismen in der Fermentationsphase gefüttert werden, damit sie wachsen können.
• Zellkultur, bei der die Kultivierung von Zellen durch genaue Kontrolle von Variablen wie pH-Wert, Temperatur, Druck und Sauerstoffgehalt erfolgt, um das Zellwachstum zu optimieren.
• Fermentation, bei der im Bioreaktor die Kulturbrühe in einen wertvollen Rohstoff umgewandelt wird, der als Grundlage für das Endprodukt dient.
• Ernte, bei der das Zellwachstum seinen Höhepunkt erreicht hat und verschiedene Techniken zum Abtrennen der Zellen aus der Nährlösung eingesetzt werden, wie beispielsweise die Verwendung eines ISF (Internal Spin Filter) oder ATF (Alternating Tangential Flow).
Der gesamte Fermentationsprozess wird daher auch als Upstream-Prozess innerhalb der Biotechnologie angesehen. Prozessanlagen innerhalb der Medienvorbereitung werden in der Regel lokal mittels CIP und/oder SIP gereinigt Die Fermenter und Bioreaktoren hingegen werden meist durch Autoklavieren gereinigt.