Untitled - Aachener Verfahrenstechnik
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Reaktorsysteme für die Produktion pharmazeutischer<br />
Proteine<br />
Durch die rasanten Fortschritte der Gentechnik<br />
bei der Entwicklung neuer Zelllinien werden<br />
in der Bioverfahrenstechnik zunehmend Reaktorkonzepte<br />
gefordert, die einen kurzfristigen<br />
und kostengünstigen Produktwechsel ermöglichen.<br />
Im Rahmen des EU Projekts Contained<br />
Molecular Farming (CoMoFarm) werden orbital<br />
geschüttelte Einweg Reaktorsysteme für die<br />
Produktion pharmazeutischer Proteine mit Pflanzenzellen<br />
getestet und weiterentwickelt. Dies<br />
beinhaltet die Entwicklung verschiedener online<br />
Messsysteme, die eine umfangreiche Prozessüberwachung<br />
und Prozesskontrolle in den Reaktorsystemen<br />
ermöglichen sollen. Im Gegensatz<br />
zu blasenbegasten Reaktoren erfolgt bei<br />
den verwendeten Reaktorsystemen der Sauerstofftransfer<br />
ausschließlich über die Oberfläche<br />
der Gas/Flüssig Phasengrenze. Durch die orbitale<br />
Schüttelbewegung wird die Stoffaustauschfläche<br />
stark vergrößert und damit die Sauerstoffversorgung<br />
der Zellen ermöglicht. Um den<br />
Sauerstofftransfer zu quantifizieren, wurde ein<br />
Modell entwickelt, mit dem die Stoffaustauschfläche<br />
im geschüttelten Reaktor berechnet werden<br />
kann. In Abhängigkeit von der Zentrifugalkraft,<br />
der Gravitationskraft, den Fluideigenschaften<br />
und der Reaktorgeometrie bildet sich beim<br />
schütteln eine Fluidoberfläche in Form eines Rotationsparaboloiden<br />
aus (Abb.5). Durch die Berechnung<br />
dieser Fluidoberfläche kann ermittelt<br />
werden, wie viel Sauerstoff maximal zur Versorgung<br />
der Zellen ins System eingetragen werden<br />
kann. Um die Vitalität und die metabolische<br />
Aktivität der Zellen im Verlauf der Kultivierung<br />
Biologisch inspirierte Membranen<br />
Die Lektüre medizinischer Bücher zeigt, dass<br />
im Körper zahlreiche biologische Filtersysteme<br />
vorhanden sind, die zudem über die Entwicklungsgeschichte<br />
hinweg auf ihre Funktion hin angepasst<br />
wurden. So besteht die Lungenwand<br />
aus abgeflachten Zellen, die einen diffusiven<br />
zu überwachen, wurde ein Messverfahren für<br />
geschüttelte Einweg Reaktorsysteme entwickelt,<br />
das nach dem RAMOS Prinzip (Respiration Activity<br />
Monitoring System) funktioniert. Die dadurch<br />
gewonnenen Messdaten können zur Überwachung<br />
der Fermentation und für eine effektive<br />
Optimierung der Kultivierungsbedingungen genutzt<br />
werden. Mit einem weiteren Messprinzip,<br />
das für die Verwendung in orbital geschüttelten<br />
Reaktoren genutzt werden soll, wird die Fluoreszenz<br />
der Zellen bei der Anregung mit Licht einer<br />
spezifischen Wellenlänge gemessen. Mit diesem<br />
System soll die Produktion von Fluoreszenzproteinen<br />
in den Einweg-Reaktoren quantifizieren<br />
werden, ohne das eine Probe aus dem Reaktor<br />
entnommen werden muss.<br />
Abb.5: Rotationsparaboloid<br />
Chemische <strong>Verfahrenstechnik</strong><br />
Stofftransport über eine „dichte“ Lungenwand erlauben.<br />
Wohingegen die Nierenwand eine poröse<br />
Struktur besitzt, die anscheinend nach<br />
dem Größenausschluss-Prinzip arbeitet. Technisch<br />
betrachtet besitzen biologische Filtersysteme<br />
herausragende Eigenschaften. In menschlichen<br />
Nieren werden zum Bespiel pro Tag ca.<br />
180l Blutplasma filtriert, dabei werden mehr als<br />
Rührkessel - Die AVT im Blick Chemische <strong>Verfahrenstechnik</strong> 8
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