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Prueba de flujo de recirculación de un biocontenedor FlexGro^®equipado con un tubo de inmersión anclado para cultivo de perfusión

Introducción

Los procesos de perfusión se están adoptando rápidamente como alternativa a los tradicionales cultivos por lotes y alimentados por lotes de células de mamíferos. En un tipo de sistema de perfusión, un biorreactor se conecta a una vía de recirculación donde se produce el intercambio de los medios gastados. Los biorreactores basculantes, también llamados frecuentemente biorreactores de onda, han sido una opción popular para aplicaciones de tren de semillas y producción de proteínas en pequeña escala para volúmenes de trabajo requeridos por debajo del rango de los 100 litros. El continuo movimiento de balanceo del reactor genera una onda dentro de un biocontenedor de un solo uso, lo que permite la aireación del cultivo celular y evita las situaciones problemáticas por alta cizalla. Sin embargo, un problema que se plantea frecuentemente al utilizar biorreactores basculantes en modo de perfusión es la transferencia indeseable de aire a la vía de recirculación. Estas burbujas de aire atrapadas comprometen la eficacia del filtro de perfusión, la cual se logra generalmente a través de un dispositivo de filtración de flujo tangencial (FFT) o de un dispositivo de filtración de flujo tangencial alterno (FTA). En este boletín técnico se evalúa una solución para permitir el cultivo de perfusión mediante un nuevo tubo de inmersión anclado que se ha diseñado para evitar la migración de aire hacia la vía de recirculación. Se sometió a pruebas un biocontenedor FlexGro^® de 50 litros conectado a un bucle de recirculación para detectar la presencia de aire atrapado en condiciones de procesamiento variables de volumen de líquido, velocidad de oscilación y ángulo de oscilación. Los datos experimentales permiten comprender la relación entre el volumen de líquido, la velocidad de oscilación y el ángulo de oscilación, lo que resulta útil para definir el rango aceptable probado (RAP) de los parámetros de procesamiento del sistema de perfusión.

Material y métodos

Se montó un biocontenedor Meissner FlexGro^®de 50 litros (número de pieza B12R00505-006) modificado para incorporar un tubo de inmersión anclado ¼» x 7/16″ (DI x DE) a un biorreactor basculante (GEHC, sistema de biorreactor de ondas 20/50), se llenó con agua teñida y se insufló aire a aproximadamente 1 psi, de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Se estableció entonces una vía de flujo de recirculación compuesta por tubos de silicona transparente, interconectando los tubos de entrada y salida. Se utilizó una bomba peristáltica (Masterflex^® I/P) para mantener un flujo de recirculación constante de 8 l/min. La configuración de la prueba se muestra en la Figura 1. Se utilizaron ángulos de oscilación de 6-10°, velocidades de oscilación de 15-35 rpm y volúmenes de líquido de 10-25 litros para determinar si se producía una transferencia de aire a la vía de recirculación. En la Tabla 1 se resumen los parámetros de las pruebas. Se inspeccionó visualmente la vía de recirculación para detectar la migración de burbujas de aire en cada una de las combinaciones operativas sometidas a prueba.

Resultados y discusión

El gráfico que se presenta en la Figura 2 muestra la tasa de oscilación máxima determinada en función del ángulo de oscilación y el volumen de trabajo antes de que se produjera la migración del aire. Se utilizó un caudal de recirculación de 8 l/min para representar las condiciones límite admisibles y amplificar la migración del aire a través de los tubos. Según la hipótesis, el ángulo de oscilación, la velocidad de oscilación y el volumen de trabajo tuvieron un efecto sobre la transferencia de aire al tubo. El aumento del ángulo de oscilación y de la velocidad de oscilación contribuyó a aumentar la transferencia de aire, mientras que la disminución del volumen de los líquidos también dio lugar a un aumento de la transferencia de aire. Para evitar la migración de aire, el cumplimiento de dos condiciones parecía ser crucial. Primero, el tubo de inmersión anclado debe permanecer sumergido por debajo del nivel del líquido en todo momento. Segundo, el líquido cerca del tubo de inmersión no puede contener burbujas de aire. Los tres parámetros operativos de volumen, ángulo de oscilación y velocidad de oscilación contribuyeron a determinar si se cumplía la primera condición. Aunque el tubo de inmersión anclado se colocó a lo largo de la línea central del biocontenedor, todavía se produjo atrapamiento de aire bajo ciertas condiciones, incluso cuando se utilizó el volumen de trabajo más alto de 25 litros. Cuando la velocidad de oscilación se incrementó lo suficiente (por encima de 30 rpm para un ángulo de 8° o mayor) las fuerzas inerciales generadas hicieron que el grueso de la onda se moviera más allá de la línea central, dando como resultado un nivel de líquido situado por debajo de la abertura de entrada del tubo de inmersión anclado. El principal factor que contribuye a que se cumpla la segunda condición es la velocidad de oscilación. A mayores velocidades de oscilación, el aumento de la agitación dio lugar a patrones de flujo turbulentos, que produjeron burbujas de aire en el líquido. Es probable que este efecto se acentúe aún más durante el cultivo celular real debido a la generación de espuma. Se prevé que el biocontenedor de 50 l utilizado es representativo de condiciones límite admisibles en comparación con los biocontenedores FlexGro^® de 20 l y 10 l más pequeños, porque se espera que el efecto de las fuerzas de inercia en la generación de mezcla y agitación turbulentas disminuya a volúmenes menores.

Conclusión

Un biocontenedor FlexGro^® de 50 litros modificado con un tubo de inmersión de línea central para efectuar un bucle de recirculación apoya su uso en aplicaciones de perfusión, siempre que las condiciones de funcionamiento para cultivo utilizadas permanezcan dentro del RAP para evitar el atrapamiento de aire. Puede ser necesario realizar una evaluación experimental adicional utilizando las condiciones reales de los cultivos celulares para definir un rango operativo normal (RON) de los parámetros de funcionamiento adecuados para el cultivo de perfusión. Por lo tanto, los resultados presentados en este boletín técnico deben servir únicamente como guía inicial para la adopción de los biocontenedores FlexGro^® para el cultivo de perfusión.

Para más información o datos de pruebas, contacte con Meissner Filtration Products.

Prueba de flujo de recirculación Flexgro

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American Pharmaceutical Review: Mesa redonda sobre tecnologías y equipos de un solo uso/desechables

En este artículo de la American Pharmaceutical Review se examinan las mejores prácticas para la implantación de tecnologías de un solo uso (desechables) y las consecuencias de entender que, como usuario final, está externalizando efectivamente funciones que se realizaban mediante su capacidad interna con los sistemas tradicionales. Se destacan los procesos más fáciles para la transición a sistemas de un solo uso, centrándose en la aplicación de las mejores prácticas para la integración de equipos de un solo uso y de acero inoxidable (sistemas híbridos). Se discuten las predicciones para el futuro de los sistemas de un solo uso. El grupo de expertos incluye a Max Blomberg, Director de Operaciones, y Christian Julien, Director de Pharma Process Solutions, así como expertos de Finesse, BioPlan Associates, Pall Life Sciences, Thermo Fisher Scientific y Ulteemit Bioconsulting.

El vídeo de INTERPHEX Nueva York 2016 cubre los sistemas de un solo uso de Meissner Filtration Products y las innovaciones en los sistemas de filtración para optimizar la fabricación biofarmacéutica.

Véalo y conozca las últimas innovaciones de Meissner para la fabricación optimizada en la industria biotecnológica y farmacéutica. Max Blomberg, Director de Operaciones, presenta el sobremoldeado modular BioLink^® – una tecnología disruptiva que unifica todas las ventajas del sobremoldeado tradicional con la velocidad y flexibilidad de las conexiones mecánicas tradicionales. Optimizados para aplicaciones de un solo uso, los conjuntos de ensamblaje BioLink^® permiten al Equipo de Ingeniería de Aplicaciones de Meissner crear conjuntos de ensamblaje de un solo uso adaptados a los requerimientos específicos del usuario final, dando como resultado un menor riesgo del proceso.

Christian Julien, Director de Pharma Process Solutions, habla del biocontenedor de PVDF FluoroFlex^® para aplicaciones más allá de los límites de los biocontenedores tradicionales basados en poliolefinas. Optimizados para los requisitos más exigentes de la industria farmacéutica, los biocontenedores FluoroFlex^® abren nuevas oportunidades para los sistemas de un solo uso. No se necesitan paquetes de antioxidantes y aditivos en la fabricación de esta película, lo que la convierte en una alternativa ultralimpia a las películas de poliolefina, con un perfil sumamente bajo de lixiviados y extractos secos. Cabe destacar el excelente rendimiento del biocontenedor FluoroFlex^® en aplicaciones de cultivos celulares debido a la ausencia de antioxidantes.

Resumen de noticias de GEN: El futuro de los filtros se centra en la funcionalidad

Este artículo de Genetic Engineering & Biotechnology News (GEN) ofrece información de especialistas en purificación de bioprocesos que participan en las últimas etapas de la producción biofarmacéutica, mientras analizan los principales avances en la filtración de virus en los últimos 10 años, con información sobre lo que es necesario para el éxito de una filtración a gran escala y económica. El grupo de expertos de GEN revisa los triunfos de la filtración, el balance entre sus ventajas y desventajas y los futuros ensayos que están por venir.

El grupo de expertos incluye a Leesa McBurnie, Gerente de Laboratorio y Servicios de Validación de Meissner Filtration Products, así como aportaciones de GE Healthcare Life Sciences, MilliporeSigma, Pall Life Sciences, Sartorius Stedim Biotech, y Spectrum Laboratories.

Tecnología farmacéutica: Perspectivas de la innovación – Aumento de escala mediante la ampliación de la escala en paralelo

En la implantación de la capacidad estándar de la industria se suele observar una progresión que va desde el desarrollo del proceso (DP), pasando por la planta piloto, hasta la producción a escala o a gran escala. Aunque este estándar no desaparecerá en breve, ya que se siguen planificando instalaciones de producción convencionales a gran escala, y las actividades de DP/piloto no son en absoluto obsoletas, al aumento de escala tradicional afronta actualmente el reto de la ampliación de la escala en paralelo, y la norma aceptada de producción a gran escala está cambiando. Las instalaciones convencionales de gran escala tienen ciertamente su lugar en la fabricación biofarmacéutica. Sin embargo, el cambio hacia una capacidad de fabricación flexible es una tendencia de la industria que proporciona una retahíla de beneficios para las necesidades del mañana. Entre ellos figuran la respuesta rápida a una pandemia, la planificación de una capacidad de producción variable de productos basada en la demanda dinámica del mercado impulsada por la competencia de los biosimilares, la fabricación más cercana a los grupos de población afectados y, en última instancia, la producción de medicamentos para un número menor de pacientes a medida que los tratamientos se van adaptando a las condiciones específicas. Para atender a esas necesidades, habida cuenta de los avances en los títulos de los procesos por lotes alimentados y la llegada del procesamiento continuo, la ampliación de la escala en paralelo mediante la simple réplica de un proceso determinado a un volumen fijo suele ser una solución mejor y más eficiente en relación con el aumento de la escala.

La tendencia a tratar a grupos de población afectada cada vez más pequeños, mediante tratamientos adaptados más específicamente a una determinada dolencia, conduce en última instancia a la medicina personalizada. La fabricación de estos tratamientos, a pesar de los aspectos comunes del procesamiento, por naturaleza, requiere una producción a escala en paralelo mediante la reproducción de un proceso similar, a un volumen determinado, hasta un grado significativo. La ampliación de la escala en paralelo se beneficia (y en cierta medida se basa en) el empleo de sistemas de un solo uso (SUS). Estos sistemas no son nuevos; sin embargo, cuando se aplican en el contexto de la ampliación de la escala en paralelo, en la que pueden consumirse cantidades mayores de SUS relativamente más pequeños en aplicaciones cada vez más complejas y críticas, los retos asociados habituales pueden verse exacerbados. Estos retos incluyen la capacidad de desplegar rápida y repetidamente el SUS, consideraciones logísticas y la capacidad de establecer una cadena de suministro sólida para asegurar la entrega uniforme de productos que cumplan con estrictas especificaciones de calidad. Además, es fundamental que existan productos adecuados en factores de forma acordes con la escala del proceso. Lo que históricamente pudo ser un pequeño filtro de laboratorio puede ser ahora un filtro final crítico, y por lo tanto necesita apoyo de la misma manera que sus equivalentes más grandes, de escala de proceso tradicional. Meissner está abordando esto mediante nuevos productos de filtración a pequeña escala diseñados específicamente para satisfacer estas necesidades.

Los procesos con ampliación de la escala en paralelo también se benefician con mayores niveles de automatización, y a menudo los requieren. En el caso de los fabricantes de medicamentos, esto se basa en la ejecución de un mayor número de procesos, normalmente de forma simultánea, y tal vez en modos de funcionamiento avanzados. Asimismo, existe la necesidad de aumentar la automatización dentro de la base de suministros que apoya los procesos con ampliación de la escala en paralelo, tanto en lo que se refiere a la provisión de soluciones de procesos integrados, como a los avances relativos a los métodos y la tecnología de fabricación de consumibles. Entre los factores frecuentes de automatización tanto para los fabricantes de fármacos como para la base de suministros se encuentran el logro de mayores grados de solidez de los procesos, el rápido aumento de la capacidad y la capacidad de codificar datos de fabricación adicionales. Meissner está abordando esto con el desarrollo de soluciones de procesamiento de unidades altamente automatizadas, así como la más moderna tecnología de conexión de SUS que sustituye las conexiones mecánicas ensambladas manualmente por enlaces térmicos permanentes generados a través de procesos totalmente automatizados.