Los biorreactores de tanque agitado de alto rendimiento de un solo uso ofrecen una mezcla y una transferencia de masa superiores y soportan mayores densidades de las células
El diseño y desarrollo de equipos de un solo uso que cumplan por completo con los requisitos de rendimiento, funcionalidad y validación para los sistemas de procesos del usuario pueden ser particularmente difíciles para equipos automatizados complejos tales como los biorreactores. Sin embargo, también abren oportunidades para la innovación, que luego deriva en un mejor rendimiento con respecto a los sistemas tradicionales, y ofrecen beneficios prácticos, tales como una configuración más rápida del sistema, menor tiempo de rotación y menor tiempo de inactividad del equipo y un manejo más seguro del producto.
Este artículo de BioProcess International habla sobre las consideraciones del proceso de diseño que dan paso a la próxima generación de biorreactores de tanque agitado de un solo uso. Debido a que ya no existe el requisito de limpieza in situ y vapor in situ, fue posible un nuevo diseño cúbico en lugar de cilíndrico. Esto aporta una serie de ventajas y avances de rendimiento en torno a la usabilidad del producto y la seguridad del proceso.
Consideraciones clave para elegir una plataforma de biorreactor de tanque agitado de un solo uso
Un biorreactor de un solo uso debe tener un desempeño al menos igual o mejor que su contraparte tradicional de acero inoxidable y debe ser capaz de producir de manera confiable y reproducible altas densidades de células, alta viabilidad de células y niveles altos de expresión. Todo el diseño debe contribuir para lograr las propiedades óptimas de mezcla y transferencia de masa, ya que estas son los indicadores clave de rendimiento de un lote exitoso del biorreactor. El rendimiento efectivo de un cultivo celular se basa en un ambiente de crecimiento homogéneo para mantener el enriquecimiento adecuado del gas y la administración de nutrientes durante un período de tiempo más corto.
Una plataforma de biorreactor bien diseñada debe garantizar que se requiera una interacción mínima del operador con el biocontenedor de un solo uso durante la instalación inicial del biorreactor, los pasos de procesamiento del cultivo celular y la remoción final del biocontenedor, con el fin de evitar errores del operador. Debido a que los biocontenedores con filtraciones han sido el desafío de muchos biorreactores de un solo uso, en especial a gran escala, se debe tener en cuenta la protección de la manufactura, el embalaje y el envío de biocontenedores, para asegurarse de que sea lo más automatizado posible.
Los componentes de un solo uso facilitan algunas partes del proceso de cualificación del usuario final y eliminan la validación de limpieza. Sin embargo, presentan nuevos desafíos vinculados a los requisitos regulatorios en cuanto al contacto con el material en la fabricación de productos farmacéuticos. Para facilitar la implementación, los biorreactores de un solo uso deben estar bien documentados. Por ejemplo, los componentes de un solo uso utilizados se analizan de acuerdo con los lineamientos normalizados del BioPhorum Operations Group para perfiles de extractables y lixiviables. Además de los datos de caracterización del material, los biorreactores de un solo uso deben contar con una amplia validación, cualificación y paquetes de aplicaciones.
Para maximizar la flexibilidad de fabricación que ofrece el cambio al equipo de un solo uso, resulta beneficiosa una familia bien escalable de reactores de tanque agitado, en la que cada uno tenga una alta relación de reducción. Para las CMO (organizaciones de fabricación por contrato) y los laboratorios de desarrollo de procesos en particular, también es de interés que los biorreactores apoyen una amplia variedad de requisitos de la línea celular a través de capacidades robustas de software, para cumplir con las dinámicas demandas del proceso.
Los biorreactores de un solo uso deben poder controlarse y automatizarse, de manera similar que el equipo tradicional de acero inoxidable, con comunicación a demanda en cascada desde un controlador a otro, en cualquier momento del proceso. Además de la oferta estándar de pH, control de temperatura y oxígeno disuelto, contar con la flexibilidad para insertar otras sondas al biorreactor ofrece otras características deseadas. Lo ideal es que el biocontenedor de un solo uso tenga varios sensores de un solo uso ya integrados. Esto elimina otro conjunto de manipulaciones del usuario y posibles fuentes de error y contaminación.
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¿Está cambiando los biorreactores convencionales de acero inoxidable con forma cilíndrica por un biorreactor de un solo uso?
Testimonios
¿Qué dicen nuestros clientes?
“La plataforma Allegro es una solución integrada de manufactura altamente escalable que hace que el desarrollo de procesos y la posterior producción sea más optimizada. Al abordar limitaciones anteriores de parámetros clave de escalabilidad como P/V, se reducen el tiempo y los recursos que se gastaban en la confección a escala. Por ende, el efecto de esta plataforma es la reducción del cronograma y del COGS (costo de los bienes vendidos) que beneficia directamente a los pacientes.
“Muchos desarrolladores de biosimilares tienen éxito en desarrollar un biosimilar a escala de laboratorio, pero cuando escalan, pierden productividad o calidad y evitan que estos programas sean viables desde el punto de vista comercial. La primera generación de biorreactores de un solo uso tenía ciertas limitaciones. La plataforma Allegro ha tratado muchas de estas cuestiones y la hicieron única en cuanto a la replicación de procesos de escala de laboratorio. Realmente es una plataforma escalable”.
“La producción de grandes volúmenes de vectores virales por lo general se alcanza en biorreactores. Sin embargo, el diseño del biorreactor puede tener un impacto significativo en el desempeño del proceso. Por eso, Brammer Bio invirtió tiempo y recursos en evaluar las diversas tecnologías posibles de biorreactores, en papel y en el laboratorio de desarrollo de procesos.
“Después de una deliberación cuidadosa, hemos seleccionado las plataformas del sector upstream y downstream de Pall, que incluyen la línea de biorreactores de tanque agitado de un solo uso Allegro™ STR y para los procesos adherentes, el sistema de biorreactor iCellis® . Las ventajas de esta tecnología de reactores para la producción de vectores virales son la facilidad de uso, la compatibilidad con la producción de células que se usan en la fabricación de vectores, el crecimiento celular y el rendimiento del vector, cadena de suministros fiable para los consumibles y escalabilidad a 2000 l. Los biorreactores se están instalando en los sitios de Cambridge y Alachua de Brammer”.
El cuadrado es el nuevo cilindro:
ventajas de un diseño cúbico de biorreactor de un solo uso
Dado que los procesos de limpieza con vapor in situ y limpieza in situ ya no se necesitan, tener en cuenta un diseño cúbico de biorreactor podría traer muchos beneficios a los usuarios, tales como:
- Mezcla superior, transferencia de masa excelente, con deflectores integrados
- Carga y descarga ergonómica de la bolsa
- Menor tamaño, relación de aspecto 1:1, con una altura de <3 m
- Fabricación simplificada de biocontenedor con menores probabilidades de filtraciones
La familia Pall de biorreactores de un solo uso Allegro™ STR complementa el diseño con un impulsor directo a botón que permite gran potencia de entrada, lo que genera altas tasas de transferencia de oxígeno y menores tiempos de mezcla. Hemos realizado un amplio trabajo de caracterización y rendimiento de ingeniería para demostrar esto.
Para confección a escala y transferencia de procesos entre diseños de biorreactores cilíndricos a cúbicos, se deben usar estrategias normales de escalamiento. En la siguiente nota de aplicaciones, se aplicó la estrategia donde kLa (el coeficiente de transferencia de masa volumétrica que describe la eficiencia a la que se puede administrar oxígeno al biorreactor para un conjunto determinado de condiciones de operación) se mantuvo constante durante la confección a escala de un recipiente de banco cilíndrico de 10 l al biorreactor Allegro STR de 200 l y luego de 1000 l. Sin embargo, debido al efecto en la dinámica de fluidos, y, por lo tanto, al potencial de afectar el rendimiento del proceso, también se consideró la potencia de entrada por volumen, la velocidad de la boquilla, la velocidad superficial del gas y la aireación durante la confección a escala.
