使用一次性组件提供大量细胞培养基的方法和设备装置与流程

本发明涉及一种用于使用一次性组件对于大型反应器系统提供大量细胞培养基，尤其是用于培养动物细胞的方法。本发明还涉及一种设备装置，所述设备装置用于执行这种方法。

背景技术：

近年来在生物制药行业中的趋势越来越朝向使用一次性组件(英语：singleusecomponents)的方向发展。所述一次性组件现在也不再只用于产品和工艺研发领域，而是也用于批准程序的临床试样制造领域(英语：clinicaltrialmanufacturing，缩写：ctm)，并且甚至用在药品生产中的商业“良好生产规范”(英语：goodmanufacturingpractice，缩写：gmp)中。

在商业生产中，例如在生物反应器中培养动物细胞时，基本上引入两种不同的使用一次性组件的方法。一方面，特别是在亚洲，在新的工厂、地点或企业的情况下，运营商正在设立完整的一次性方案，其中几乎仅用一次性组件覆盖整个制造链。另一方面，如果已经存在由不锈钢制成的传统设备，那么所述设备由于高的购置价格通常仍会被继续使用。在这种情况下引起使用所谓的混合设施，所述混合设施由现有的不锈钢组件和分别新添加的一次性组件构成。对此的示例是在生物反应器中培养动物细胞。在这种情况下，例如，生物反应器是现有的体积为2000至50000升的不锈钢锅炉，然而培养基和缓冲液的制造在一次性混合和储存容器中进行。

在完整的一次性设施中和在混合系统中主要的挑战在于，在工作体积为数千升的反应器中提供适当量的细胞培养基。因为在一次性系统中不存在或设有具有大型培养基调制罐的刚性的管道等，因此必须将培养基在易操作的容器中调制、储存并且运输至反应器。所述容器在正常情况下仅具有50至1000升的容量。因此，对于较大的生产反应器，必须将多个这样的容器带至反应器，以无菌的方式连接并且无菌过滤地供应至反应容器。这通常是顺序地发生的并且在正常按照规定地连接和分离容器时需要大量的手动耗费。附加地，任何连接都存在泄漏或污染反应器的潜在风险。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种方法，所述方法使得使用一次性组件对于大型反应器系统提供大量细胞培养基的过程更有效且风险更低。

为了实现该目的，提出一种方法，所述方法用于使用一次性组件对于大型反应器系统提供大量细胞培养基，尤其是用于培养动物细胞，所述方法具有以下步骤次序：

a)制造浓缩的培养基原液，

b)将浓缩的培养基原液填充到一次性容器中，

c)将用培养基原液填充的一次性容器运输至大型反应器系统，

d)借助于一次性软管系统将一次性容器无菌地连接到大型反应器系统上，

e)通过供应高纯度的水和/或添加剂制备培养基原液，和

f)将制备的培养基原液供应到大型反应器系统中。

以这种方式，培养基原液以浓缩形式提供并且在反应器系统中在现场才稀释至所需的混合比例。因此，减少了下述一次性容器的体积和数量，所述一次性容器是对于运输所需的并且所述一次性容器必须分别与反应器系统连接。由于本发明，使用一次性组件也能够将大量细胞培养基有效地提供给反应器系统，并且能够降低例如污染反应器的风险。

在步骤a)中，浓缩的培养基原液能够与后续的混合系统的体积和/或反应器体积相匹配。以这种方式，简化了培养基原液的制备，因为例如能够使用现有的混合系统，而没有附加的调整。此外，对反应器体积的匹配允许：所设有的数量的具有浓缩的培养基原液的一次性容器可以完全排空到反应器中，由此使培养基原液的作为废料产生的剩余部分最小化。

优选地，在步骤a)中，浓缩的培养基原液的浓度为5：1或更高。培养基原液浓度越高，为了在反应器中调制特定的溶液所需的培养基原液的体积就越小。随着体积减小，也减少了对于运输培养基原液所需的一次性容器的数量。这引起成本降低，因为消耗较少的一次性容器并且运输更便宜。

在一个优选的实施形式中，在步骤b)中，将浓缩的培养基原液填充到可运输的一次性容器中，所述一次性容器分别具有为1升至500升，优选5升至200升的体积。这种尺寸的一次性容器具有下述优点：所述一次性容器能够借助简单的机构操作，例如借助滚轮和升降车操作。此外，在培养基原液的浓度固定的情况下，能够将多个一次性容器，尤其是具有不同尺寸的一次性容器相应地组合，以便为反应器系统准确地提供所需量的培养基原液。

在另一优选的实施形式中，在步骤a)和步骤b)之间进行下述步骤：

g)将浓缩的培养基原液填充到一次性容器中，和

h)通过供应高纯度的水和/或添加剂制备培养基原液。

因此，所制造的浓缩的培养基原液在制造商处中间储存在一次性容器中，并且在稍后的时间点匹配于反应器系统的个体要求。这具有以下优点：能够大量制造浓缩的培养基原液，并且随后将其用作具有不同要求的不同培养基原液的基础。在这种情况下，尤其还能够将添加剂供应给培养基原液，所述添加剂仅具有受限的保质期或使用寿命。此外，一次性容器的使用由于简化的质保，尤其是卫生的质保而具有优点。

在根据本发明的方法的步骤e)中，能够向培养基原液供应不稳定的化学组分。其方式为，在将培养基原液供应给反应器系统之前不久才将具有短的保质期的添加剂掺入，能够简单和有效地设定在反应器中的这些时间关键的添加剂的浓度。

一次性软管系统能够包括静态混合器，所述静态混合器稀释培养基原液，优选用高纯度水稀释，尤其稀释成1：1的浓度。借助于静态混合器，能够以简单的方式将培养基原液稀释至适合的浓度(尤其，在线稀释方法是可行的)。

根据一个有利的实施形式，在根据本发明的方法的步骤f)之前对培养基原液进行无菌过滤。因此降低了污染反应器系统的风险。无菌过滤尤其能够直接在步骤f)之前进行，以便也拦截在之前的步骤中引入的细菌。替选地，无菌过滤已经能够更早地进行，例如，在导入一次性软管系统时进行。

根据另一有利的实施形式，在一次性软管系统中设置有传感器，所述传感器用于借助于自动化单元调节根据本发明的方法的步骤e)和f)中的至少一个。通过对这些步骤的自动调节确保了所制备的培养基原液的特别高的质量。

本发明的目的还通过一种用于提供大量细胞培养基的设备装置来实现，所述设备装置设立为用于执行根据本发明的方法。关于根据本发明的设备装置的优点参考关于根据本发明的方法的相应的实施方案。

在一个优选的实施形式中，根据本发明的设备装置包括电子监测和控制装置，尤其是scada系统，所述电子监测和控制装置设立为用于，在步骤a)中设定浓缩的培养基原液的浓度。自动设定使得手动干预变得多余。

在此特别有利的是，使用传感器来确定浓缩的培养基原液的ph值和/或电导率。然后，监测和控制装置能够基于传感器的数据来调节对浓缩的培养基原液的浓度的设定。在考虑由传感器提供的参数值的情况下，这种自动调节连续地提供准确的、可复制的结果，而不须在运行进行期间由用户进行设定或重新调整。

在反应器设施中，为了自动化地调节培养基原液的制备和/或将所制备的培养基原液供应到大型反应器系统中，优选设有自动化单元。经由自动化单元，能够自动地并且以高的精度将添加剂添加到稀释的培养基原液中。

根据本发明的一个有利的方面，能够通过无菌的连接和静态混合器实现用于反应器设施的一次性软管系统，所述一次性软管系统尤其能够通过用于确定流量的传感器进行补充，其中所述静态混合器将培养基原液稀释，优选用高纯度的水稀释，尤其稀释成1：1的浓度。在此，无菌连接应理解为软管连接或一次性组件的连接，所述连接借助于无菌连接器或者例如能够通过将tpe软管焊接在一起或类似的措施来实现。

优选的是，能够用γ辐射对一次性容器进行消毒，由此所述一次性容纳能够在填充之前以很小的耗费进行灭菌并且在排空之后被专业地清除。

反应器系统能够包括由适合的塑料构成制成的一次性生物反应器和由不锈钢制成的反应器。也就是说，所述方法也适用于具有现有的不锈钢设备的混合反应器系统。

附图说明

从结合附图的下述说明中获得其它优点和特征。唯一的附图示出所使用的设备和根据本发明的方法的流程的示意图。

具体实施方式

在附图中示意性地示出根据本发明的设备装置和根据本发明的方法，借助于所述方法，在大型反应器系统12中提供大量的呈原液形式的细胞培养基10。

大型反应器系统12包括反应器14并且是反应器设施16的一部分，所述反应器设施还包括自动化单元18、无菌过滤装置20和wfi(注射用水)设施22，所述注射用水设施提供高纯度的水24。反应器系统12、自动化单元18和wfi系统22经由一次性软管系统26彼此连接，所述一次性软管系统具有静态混合器28和多个传感器30。

传感器30尤其设置用于确定流量、ph值和电导率。压力确定也是感兴趣的，尤其是关于安全关断方面。此外，能够设有用于光学光谱识别和定量分析方法的传感器30。

所述反应器14是不锈钢反应器，其具有10000升的工作体积，所述不锈钢反应器与在该方法中使用的一次性组件相反继续用于后续的生产。因此，反应器设施16是混合设施。

在根据本发明的方法的第一步骤中，在反应器设施16之外，例如在培养基制造商处制造浓缩的培养基原液32。从粉末状的和/或液态的组分34中获得浓缩的培养基原液32，所述培养基原液在管状袋36中提供。

浓缩的培养基原液32在这种情况下能够在一次性混合系统(未示出)中制造。

浓缩的培养基原液32的浓度经由scada(监督控制和数据采集)系统38设定，并且借助于ph值和电导率的传感器数据进行调节。浓缩的培养基原液32以10：1的特别高的浓度制造，即，每体积单位的培养基原液32含有仅非常少的水。

在下一步骤中，将浓缩的培养基原液32填充到无菌的一次性容器40中。一次性容器40分别容纳约200升的体积，并且可借助滚轮车42由人来运输。此外，一次性容器40可用γ辐射灭菌，由此所述一次性容器能够在填充之前以简单的方式灭菌。

随后，用浓缩的培养基原液32填充的一次性容器40在其被运输到反应器系统12之前被中间储存。

在一个可选的步骤中，浓缩的培养基原液32，尤其是在运输至反应器系统12之前不久被进一步稀释和/或将另外的添加剂掺入浓缩的培养基原液32中，以便符合反应器系统12的或培养基原液32的使用者的个体需求。添加剂尤其可以具有如下组成成分，其具有受限的保质期或使用寿命，因此它们不适合于中间储存，进而仅在运输之前不久才供应。

替选地，浓缩的培养基原液32的其它添加剂也能够在制造时直接掺入，尤其是在浓缩的培养基原液32的特性直至供应到反应器系统12中之前不会不利地改变时是如此。

在制备浓缩的培养基原液32之后，将其再次填充到相应的、无菌的一次性容器40中。

在第一步骤中制造时或在制备培养基原液32的可选的步骤中，将浓缩的培养基原液32的浓度匹配于反应器14以及自动化单元18的体积，使得所需量的细胞培养基10能够通过浓缩的培养基原液32提供，而不用调整反应器系统16。

在填充所制造的或制备的浓缩的培养基原液32之后以及在可选的中间储存之后，将用培养基原液32填充的一次性容器40运输至反应器系统12。

在后续的步骤中，一次性容器40借助于一次性软管系统26无菌地连接到反应器系统12上。

将培养基原液32在下一步骤中制备。在这种情况下，培养基原液32用来自所连接的wfi设施22的高纯度的水24借助于静态混合器28稀释至1：1的浓度。附加地，稀释的培养基原液32经由自动化单元18添加添加剂44。所述添加剂44尤其含有不稳定的化学组分，所述不稳定的化学组分由于其短的使用寿命仅在该时间点掺入培养基原液32中，以便能够确保反应器系统12中的所述添加剂44的特定的浓度。

显然，也能够将不太关键的添加剂44在该步骤中供应给培养基原液32，或者例如由于许可证或安全规定，将仅可供培养基原液32的使用者使用的添加剂44供应给培养基原液32。

随后，在另一步骤中，将所制备的培养基原液32导入无菌过滤装置20中并且无菌过滤。

在最后的步骤中，将无菌过滤的、所制备的培养基原液32供应给反应器系统12中，并且在该处现在例如可提供用于培养动物细胞。

自动化单元18监测在反应器设施16内进行的所有上述步骤，并且借助于传感器数据调节整个工艺，所述传感器数据由传感器30传输给自动化单元18。因此确保了高的工艺可靠性。

以这种方式，根据本发明的方法能够实现在大型反应器系统12中提供大量原液，所述反应器系统尤其是混合设施的一部分，以及能够实现同时减少运输耗费和污染反应器系统12的风险。在上述实施例中，借助根据本发明的方法借助于少量的容量分别仅为200升的一次性容器提供10000升细胞培养基。