Pharmazeutische Technologie: Innovationsausblick – Scale-up durch Scaling Out
Üblicherweise werden Industriestandardprozesse nach folgendem Ablauf implementiert: von der Prozessentwicklung (process development, PD) über den Pilotmaßstab zur vertikalen Skalierung (Scale-up) oder Serienproduktion. Dieses Standardverfahren wird uns noch lange begleiten, da konventionelle Großmaßstabanlagen weiterhin geplant werden und PD/Pilot-Aktivitäten sicher nicht obsolet sein werden. Aber neben traditionellen vertikalen Skalierungsmethoden setzen sich horizontale Skalierungsansätze (Scale-out) immer mehr durch, und die akzeptierte Norm der Serienproduktion verändert sich. Konventionelle Großanlagen haben bestimmt ihren Platz in der biopharmazeutischen Produktion. Aber es gibt einen Industrietrend hin zu flexibel angepassten Produktionskapazitäten, der viele Vorteile für die Anforderungen von morgen bietet. Zum Beispiel die Möglichkeit, schnell auf Pandemien zu reagieren oder die Produktionskapazitäten für Wirkstoffe variabel anzupassen, die durch den Wettbewerb mit Biosimilars einer schwankenden Marktnachfrage unterliegen. Außerdem die Produktion in räumlicher Nähe zu betroffenen Patientenpopulationen, und schließlich die Herstellung von Medikamenten für kleine Patientengruppen bei der Behandlung spezifischer Erkrankungen. Durch die Fortschritte bei erreichbaren Konzentrationen in Fed-batch Verfahren und die Einführung kontinuierlicher Produktionsprozesse ist die horizontale Skalierung, nämlich einen bestimmten Prozess in einem festgelegten Volumen einfach wiederholt durchzuführen, oft eine bessere und effizientere Lösung für diese Anforderungen als die vertikale Skalierung.
Der Trend zur Behandlung immer kleinerer betroffener Patientengruppen mit Therapien, die immer spezifischer für an bestimmte Beschwerden entwickelt werden, führt schlussendlich zur personalisierten Medizin. Die Herstellung dieser Therapien verlangt, trotz gemeinsamer Herstellschritte, einen signifikanten Grad von horizontal skalierten Produktionsverfahren, bei denen ein ähnlicher Prozess in einem vorgegebenen Volumen immer wieder wiederholt wird. Diese Scale-out-Prozesse profitieren (und sind in gewissem Maße abhängig) vom Einsatz von Einwegsystemen (single-use systems, SUS). Diese Systeme sind nicht neu. Wenn sie jedoch in horizontal skalierten Prozessen verwendet werden, bei denen größere Mengen relativ kleiner SUS für zunehmend komplexe und kritische Anwendungen benötigt werden, können sich die damit verbundenen allgemeinen Schwierigkeiten verschlimmern. Zu diesen Herausforderungen gehört die Möglichkeit, SUS schnell und wiederholt einzusetzen, aber auch logistische Aspekte und der Aufbau einer robusten Lieferkette für eine konsistente Lieferung von Produkten, die stringente Qualitätsanforderungen erfüllen. Außerdem ist es von wesentlicher Bedeutung, dass geeignete Produkte mit Formfaktoren existieren, die proportional zum Prozessmaßstab sind. Was früher nur ein kleiner Laborfilter war, kann jetzt ein kritischer Filter für den finalen Produktionsschritt sein, der genauso unterstützt werden muss wie größere Varianten für den traditionellen Prozessmaßstab. Meissner adressiert diese spezifischen Bedürfnisse mit eigens entwickelten, neuen Filtrationsprodukten für den kleinen Maßstab.
Horizontal skalierte Prozesse profitieren von einem erhöhten Grad an Automatisierung, sind jedoch oft auch darauf angewiesen. Für Wirkstoffhersteller ermöglicht das die Durchführung einer höheren Anzahl an – typischerweise parallel ablaufenden – Prozessen, und potenziell erweiterte Verfahrensweisen. Gleichzeitig muss auch die Versorgung horizontal skalierter Prozesse stärker automatisiert werden. Dies gilt sowohl für die Bereitstellung integrierter Prozesslösungen, als auch für die Entwicklung neuer Herstellprozesse für Verbrauchsmittel und Technologien. Wirkstoffhersteller und Lieferanten etablieren automatisierte Lösungen in der Regel, um die Prozessstabilität zu erhöhen, die Kapazität schnell auszuweiten und die Kodifizierung zusätzlicher Produktionsdaten zu ermöglichen. Daher entwickelt Meissner hoch automatisierte Steuerungseinheiten und die nächste Generation von Einweg-Anschlusstechnologien. Sie ersetzen manuell assemblierte mechanische Anschlüsse durch dauerhafte thermische Verbindungen, die durch vollständig automatisierte Prozesse erzeugt werden.
