Thema:

Interview

Forschung und Produktion

Nicht nur bei der Produktion von Biopharmazeutika, auch bei Forschungsprojekten verlassen sich die Verantwortlichen immer häufiger auf Einwegsysteme. LABORWELT sprach mit Dieter Eibl von der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften über die größten Herausforderungen und die jüngsten Trends der Branche.

LABORWELT
Herr Professor Eibl, Sie arbeiten auch als Berater für die Industrie. Wie verbreitet sind dort Einwegsysteme?

Eibl
Inzwischen sind zahlreiche Einwegsysteme, nicht nur Bioreaktoren, in der pharmazeutischen Industrie im Einsatz. Während man vor zehn Jahren noch skeptisch war, vor fünf Jahren die große Euphorie ausbrach, sind die Systeme heute bei der Produktion im kleinen und mittleren Maßstab, aber auch im Forschungsbereich nicht mehr wegzudenken. Sie treffen die Systeme überall dort an, wo besonders hochpreisige Produkte hergestellt werden, oder wo es darum geht, das Produkt schnell zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Neben therapeutischen Proteinen werden künftig auch Zelltherapeutika ein großes Einsatzgebiet sein.

LABORWELT
Warum konnte sich die Technik bisher nicht bei der mikrobiellen Produktion durchsetzen?

Eibl
Die heutigen Systeme wurden schwerpunktmäßig für die Zellkultur konzipiert. Konstruktionsbedingt ist nur ein geringer Leistungseintrag möglich. Ich kann also beispielsweise mit einem Rührer nicht sehr viel Energie einbringen: Zwar genug für die Zellkultur mit tierischen oder pflanzlichen Zellen, es reicht aber nicht aus für die Hochzelldichte-Produktion mit Mikroorganismen. Die meisten Hersteller forschen in diesem Bereich. Es sind aber nur ganz wenige Produkte auf dem Markt, die einerseits einen so hohen Leistungseintrag garantieren, dass genügend Sauerstoff in das System gelangt, und auf der anderen Seite ausreichend Wärme abgeführt werden kann, die bei der Oxidation von Sauerstoff durch Mikroorganismen frei wird. Außerdem sind Single-Use-Systeme relativ kostenintensiv. Ihr Einsatz rechnet sich derzeit nur bei hochpreisigen Produkten und wenn andere Aspekte eine große Rolle spielen: zum Beispiel ethische oder hygienetechnische Erwägungen sowie das Vermeiden von Kreuzkontaminationen.

LABORWELT:
Lassen sich Mehrwegsysteme ganz ersetzen? Kommt die vollständige Einweg-Fabrik?

Eibl
Single-Use ist auch eine Philosophiefrage. Bestehende Stahlreaktoren können – wenn das Kesselmaterial gut ausgewählt wurde – 20 bis 30 Jahre halten. Es gibt meiner Meinung nach keinen Grund, dass in der Massenproduktion zwingend Single-Use-Systeme eingeführt werden. In Südkorea und China gibt es bereits die ersten Single-Use-Produktionsstätten. Unter anderem Sartorius Stedim und GE Life Sciences haben sich dort stark engagiert. Auf der Anwenderseite ist in Deutschland Rentschler Biotechnologie einer der Vorreiter. Schwerpunktmäßig kommen heute aber hybride Lösungen zum Einsatz, bei denen klassische Stahlanlagen mit Einwegsystemen kombiniert werden. Die Vorstellung eines völlig automatisierten Fertigungsmoduls, bei dem am Anfang Zellen und Medium hineingegeben werden und am Ende das Produkt herauskommt, ist aber noch Zukunftsmusik. 

LABORWELT:
Stoffe, die sich während der Produktion aus den Einwegmaterialien lösen können, Leachables und Ex­tractables, sind problematisch. Wie geht man mit ihnen um?

Eibl

Die Zulassungsbehörden machen es sich in diesem Bereich einfach. Vorgabe der FDA ist zum Beispiel, dass der Hersteller den Nachweis erbringt, dass mit seinem Produkt keine Gefährdung auftritt. Dementsprechend haben die Anwender von Single-Use Systemen Risikoabschätzungen und bei Bedarf eine Leachables- oder Extractables-Studie anzufertigen. Problematisch ist, dass sich nicht jeder Filmhersteller, dessen Produkt später bei Einwegsystemen genutzt wird, vollständig in die Karten schauen lässt. Gerade wenn es darum geht, die mehrlagigen Kunststofffilme miteinander zu verbinden, sind viele darauf bedacht, ihr Know-how zu schützen. Hinzukommt, dass das Kunststoffmaterial altert: Bags, die schon längere Zeit gelagert wurden, haben andere Eigenschaften als solche, die gerade erst hergestellt wurden. Die große Bandbreite an Substanzen, mit denen solche Bags befüllt werden, und die verschiedenen Bedingungen unter denen dann produziert und gelagert wird, machen genaue Vorhersagen zu Leachabels und Extractables schwierig. Hier ist leider jeder Anwendungsfall zu prüfen.

LABORWELT:
Das Problem trifft ja nicht nur die Biotech-Industrie, sondern auch andere Hersteller …

Eibl
Im Verhältnis zur Lebensmittelindustrie ist der Biopharma-Markt sehr klein, aber exponiert. Nicht jeder Kunststoffproduzent ist in der Lage, auf die besonderen Anforderungen der Hersteller von Single-Use-Systemen einzugehen, dafür sind die Abnahmemengen viel zu klein und die Anforderungen zu hoch. Trotzdem ist der Biopharma-Markt sicherlich das am stärksten überwachte Marktsegment. Die pharmazeutische Industrie muss diese Frage angehen, weil ihre Produkte durch die Gesundheitsbehörden zugelassen werden müssen. Hier ist vieles im Fluss. Gerade hat die Dechema zum Beispiel eine Empfehlung herausgegeben, wie solche Einweg-Bags auf Leachables und Extractables getestet werden sollen. Die Problematik der Leachables oder Extractables betrifft natürlich auch den Lebensmittel- sowie Kosmetikmarkt – und wenn sie zum Beispiel an die Transfusionsmedizin denken auch den Medizinalbereich. Hier wird sie bisher aber nicht so kritisch hinterfragt wie bei der Herstellung biopharmazeutischer Produkte.

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2/2014

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http://www.laborwelt.de/spezialthemen/analytica-2014/forschung-und-produktion-setzen-auf-einwegsysteme.html

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