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Single–Use Biosensoren

Sensoren für Einwegbioreaktoren: Der Sensor aus der Tüte

| Autor/ Redakteur: Dominik Stephan* / Dominik Stephan

Der Wegwerfsensor zum Einwegreaktor: Die Single-Use-Technologie stellt ganz eigene Anforderungen an die Prozessanalytik –  Einwegbioreaktoren sind aus der Prozessindustrie nicht wegzudenken – aber was ist mit den Sensoren? Gerade wenn der Reaktor auf den Müll soll, werden ganz besondere Anforderungen an das Equipment gestellt.

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Alles im Beutel – Einwegbioreaktoren sind längst mehr als nur eine Laboranwendung. Die Fertigung, Lagerung und Sterilisisation der Single-Use-Komponenten stellt aber erhebliche Anforederungen an die Prozessanalytik. Häufig ist es nötig, das Sensorkonzept ganz neu zu denken.
Alles im Beutel – Einwegbioreaktoren sind längst mehr als nur eine Laboranwendung. Die Fertigung, Lagerung und Sterilisisation der Single-Use-Komponenten stellt aber erhebliche Anforederungen an die Prozessanalytik. Häufig ist es nötig, das Sensorkonzept ganz neu zu denken.
(Bild: Sartorius; © nito - Fotolia)

Der Prozess aus der Tüte ist der Shootingstar der Biotech-Branche. Längst hat der Einwegbioreaktor eine gewaltige Bedeutung für die Produktion von High-Value-Produkten. Besonders bei tierischen Zellkulturlinien können vorsterilisierte Bags und Rührkessel ihre Trümpfe ausspielen. Dabei ist die Technologie nicht auf Batch-Prozesse beschränkt: Mit Perfusionsmodulen lassen sich auch kontinuierliche oder Fedbatch-Prozesse als Single-Use realisieren.

Dass der Einwegreaktor allerdings meist vorsterilisiert geliefert wird und daher nicht geöffnet werden kann bzw. am Ende des Prozesses komplett entsorgt wird, stellt an die Prozessanalytik erhebliche Anforderungen: Traditionelle Einbauten, Sonden und Fühler kommen für die Messung der Prozessparameter nicht infrage. Die Sensoren müssen also entweder bereits vor der Befüllung im Kulturbeutel eingebracht oder von der Außenseite mess- und ablesbar sein. Außerdem ist eine einfache und billige Konstruktion aller Einbauteile nötig, da auch die Mess- elemente nach erfolgter Kultivierung zusammen mit dem Reaktor entsorgt werden.

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Die Schnittstelle entscheidet

Obwohl derartige Verfahren in den letzten Jahren im Fokus der Entwicklung standen und vielfach Marktreife erreicht haben, sehen Branchenkenner noch erhebliches Entwicklungspotenzial. Daher hat sich die Biotech 2014, ein Symposium von Forschern und Anwenderbranchen unter Schirmherrschaft der Zurich University of Applied Sciences (ZHAW) das Thema Bioprozess-Analyse und Sensoren ganz oben auf die Agenda geschrieben. Zwei Tage lang diskutierte die Branche vom 4. bis 5. September 2014 im beschaulichen Wädenswil an den Ufern des Zürichsees die neusten Entwicklungen im Bereich der Online-Analytik.

„Bei Sensoren für Einwegbioreaktoren dreht sich alles um Interfaces“, erklärte Dr. Casper Demuth, der an der ZAHW die Fachstelle Mess- und Sensortechnik leitet. „Schnittstellen sind der Punkt, an dem sich Erfolg oder Misserfolg eines Konzepts entscheidet.“ Für die Branche hoffe er, dass die Konferenz in Wädenswil quasi als Schnittstelle zwischen Forschung und Anwendung dienen könne.

Immerhin bietet der Einwegreaktor der Biotech-Branche erhebliche Einsparmöglichkeiten: So kommt eine Studie aus dem Jahr 2008 zu dem Schluss, dass durch die konsequente Nutzung von Single-Use-Technologien 30 % Strom und fast 90 % an Wasser und Reinigungsmitteln gegenüber konventionellen Verfahren eingespart werden könnten.

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