Single-Use-Sensoren Warum Single-Use und Nachhaltigkeit kein Widerspruch ist

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Der Reaktor aus dem Beutel ist aus der biotechnologischen Produktion nicht mehr wegzudenken – aber ist der Megatrend Single-Use in nachhaltigkeitsbewegten Zeiten überhaupt noch angesagt? Marcus Bayer, Market Segment Manager Single-Use bei Hamilton, steht Rede und Antwort.

Herr Bayer, wie profitiert der Anwender von Single-Use-Sensoren?

Marcus Bayer: Verglichen mit traditionellen Sensoren wird das Risiko von Kontaminationen drastisch reduziert, was ein wichtiger Schritt ist, um den Grundstein für einen reproduzierbaren und sicheren Prozess zu setzen. Herkömmliche Sensoren bedürfen vor und während der Messung einiger Arbeitsschritte. Ein niedrigerer Reinigungs- und Planungsaufwand in Kombination mit einer schnellen Validierung und Verifizierung führt zu weniger Vorarbeit. Die Single-Use-Behälter bilden zusammen mit unseren Single-Use-Sensoren ein geschlossenes System, das direkt eingesetzt werden kann.

Wie sieht es mit der Nachhaltigkeit aus? Ist es nicht ineffizient Single-Use-Produkte zu produzieren?

Als wir den Bedarf an Single-Use-Sensoren erkannt haben, war es für uns essentiell, den anfallenden Abfall so gering wie möglich zu halten. Daher können die kostspieligen, aber auch ressourcenintensiven elektronischen Komponenten der Sensoren mehrmals wiederverwendet werden, wohingegen das Einwegelement, das mit dem Medium in Berührung kommt, kostengünstig ist. Für uns war es ebenso wichtig, die Single-Use-Prozesse aus ökologischer Sicht zu betrachten. Anders als viele denken, ist es nämlich kein Widerspruch, Einwegprodukte zu nutzen und dennoch ökologisch zu denken. Wiederverwendbare Komponenten, wie rostfreie Stahltanks, müssen nach jedem Prozess gereinigt und sterilisiert werden. Dafür werden viele Chemikalien, Wasser und Energie benötigt. Einwegbehälter und Bioreaktoren hingegen können in Müllverbrennungsanlagen thermisch recycelt werden.

Wie hat die Single-Use-Reise bei Hamilton begonnen, und welche Parameter können gemessen werden?

Vor rund fünf Jahren haben wir den One Ferm pH-Sensor vorgestellt, ein Glassensor, der nach der Gammabestrahlung und Trockenlagerung die hohe Genauigkeit einer Glaselektrode beibehält. Er war unser erster Single-Use-Sensor am Markt und wurde sehr erfolgreich. Danach haben wir den Visi Ferm DO SU Sensor für die präzise Messung des gelösten Sauerstoffs im Medium herausgebracht, welcher mit der ODO Cap S0, speziell für Bag-Applikationen, und der ODO Cap S2 für Laboranwendungen geeignet ist. Von diesem Moment an haben wir vermehrt Anfragen bekommen, mit der Bitte, unser Single-Use-Portfolio in verschiedene Richtungen zu erweitern. In den letzten Jahren haben wir dann den Conducell-P SU Sensor für die genaue Messung der Leitfähigkeit in Einwegbehältern und den Incyte-P SU Sensor auf den Markt gebracht. Der Incyte-P SU ermöglicht eine Echtzeit vor-Ort-Messung lebender Zellen. So werden Ereignisse direkt erkannt, und es kann in Echtzeit reagiert werden, ohne zuerst offline Proben nehmen zu müssen. Zusätzlich ergänzt eine neue DO Kappe, die ODO Cap S3, das Produktportfolio. Mit dieser neuen Kappe verfügen wir über eine interessante Lösung für den Single-Use-Markt. Dank einer Silikontülle, die die Kappe umschließt, ermöglicht sie eine mühelose und leckagefreie Integration vorhandener DO Sensoren in häufig verwendete 1-Zoll Barb Ports (Anschluss an den Single-Use Bag).

Ist es schwierig das Sensorsignal in bereits bestehende Anwendungen zu integrieren?

Die One Ferm pH-Sensoren und die Visi Ferm Sensoren sind mit dem herkömmlichen elektrochemischen Signal erhältlich. Dieses erlaubt die Integration von pH und DO, also gelöstem Sauerstoff, in das bereits vorhandene Prozesskontrollsystem (PCS), das mit Standardtransmittern ausgestattet ist. Zusätzlich verfügen die Mikrotransmitter der Arc-Module oder der Visi Ferm über eine 4…20 mA-Schnittstelle. Dadurch können sie direkt in die bestehende Infrastruktur integriert werden. Dank der verschiedenen Schnittstellen können die Werte von pH, gelöstem Sauerstoff, Zelldichte oder Leitfähigkeit direkt im neuen, aber auch im bestehenden Prozesskontrollsystem angezeigt und protokolliert werden. Die Sensoren können dank der Arc Air Software als Stand-Alone-System genutzt werden und bieten ein breites Spektrum an Diagnosefunktionen, darunter die automatische Aufzeichnung der Messsignale in Übereinstimmung mit GMP. Alle relevanten Daten und kritischen Parameter werden schnell und präzise erfasst und dokumentiert. Die Arc Elektronik kann wiederverwendet werden und muss daher nur einmal gekauft werden.

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