Zellrückhaltesysteme für Perfusionsprozesse

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MASCHINENFABRIK GUSTAV EIRICH GMBH & Co KG

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Settler – einfaches und robustes System

Ein weiteres häufig verwendetes Perfusionssystem ist der Settler. Das einfache, robuste und günstige System verwendet die natürlich vorkommende Gravitation zur Sedimentation der Zellen. Diese werden mit dem Medium in den Settler befördert, wo sie sich am Grund absetzen und dem Reaktor zurückgeführt werden. Zellarmes Medium kann hierbei im oberen Bereich des Settlers abgezogen werden. Die Verweildauer der Zellen in diesem System ist mit bis zu 20 Minuten sehr lange – einer Zeit in der sich diese außerhalb kontrollierter Bedingungen befinden. Die Zellrückhaltung ist mittelmäßig und ein Scale-up ist bis zu 100 Liter pro Tag Perfusionsleistung möglich. Fouling tritt beim Settler nicht auf, allerdings ist: eine Optimierung des Prozesses durch den Anwender kaum möglich.

Akustischer Settler – günstig für mittlere Volumina

Eine Weiterentwicklung der Settler ist der akustische Settler (Biosep). Hier wird zellhaltiges Medium in eine Resonatorkammer geleitet, in der akustische Wellen die Sedimentation verstärken. Die so konzentrierten Zellen werden zurück in den Reaktor geführt, und bis zu 95 Prozent zellfreies Medium kann hierbei abgeerntet werden.

Auch bei diesem System stellt Fouling kein Problem dar. Das System arbeitet weitestgehend zellschonend und gewährleistet eine gute Zellrückhaltung. Die Verweilzeit der Zellen außerhalb des Reaktors ist auf etwa drei bis zehn Minuten reduziert. Der akustische Settler ist relativ günstig und ist bei kleinen Volumen von einem Liter bis zu 250 Liter Perfusionsvolumen sowohl in der Forschung als auch Produktion im Einsatz. Eine weiteres Scale-up bis zu 1000 Litern Flussrate am Tag ist möglich, jedoch wird in der Produktion ein solches System bis heute nicht eingesetzt.

Spinfilter – günstig bei großen Volumina

Der Spinfilter ist ein zylindrisch geformter Filter, welcher in der Mitte des Bioreaktors rotierend angebracht wird. Innerhalb des Filters befindet sich das zellfreie Medium, welches über ein Steigrohr abgezogen werden kann. Dieses System verursacht nur sehr geringe laufende Kosten, bei einer mittleren Zellrückhalteeffizienz.

Industriell werden Spinfilter bereits bis zu 1000 Litern Perfusionsleistung am Tag eingesetzt, jedoch gestaltet sich die Skalierbarkeit zu noch höheren Volumina schwierig. Die Breite der Filter wäre hierbei so groß, dass für deren Einsatz extra große Bioreaktoranlagen nötig wären. Spinfilter haben den Nachteil, dass sie dazu neigen auf die Dauer zu verblocken. Auch Fouling stellt ein großes Problem dar.

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