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Disposabler Bioreaktor
Aus Kefk.
In der Zellkulturtechnik werden zu Forschungszwecken, vermehrt Rührreaktoren durch Einwegsysteme, disposable Bioreaktoren ersetzt. Die Vorteile dieser Einwegbioreaktoren liegen vor allem in der Zeit- und Kosteneinsparung, da die Anschaffungskosten tiefer sind, die Qualifizierungs- und Validierungsverfahren reduziert werden und der Wartungsaufwand wegfällt. Zudem erhöhen Einwegsysteme die Bio- und Prozesssicherheit. Bei Einwegsystemen besteht gegenwärtig noch der Nachteil in ihrer Limitierung beim Scale up. Mit Ausnahme der Wave-Reaktoren sind sämtliche auf dem Markt erhältlichen «disposablen» Bioreaktoren nur im Labormaßstab verfügbar. Das Fehlen von peripheren Einrichtungen für die Einwegsysteme stellt ebenfalls noch ein zu behebendes Problem dar. Die «disposablen» Bioreaktoren sind nach ihrem Prinzip in zwei Gruppen einzuteilen:
Bag-Reaktoren mit mechanischen Energieeintrag
Bei Stationär-Kultursysteme sind die Zellen und das Medium ständig in direktem Kontakt. Dies hat den Vorteil, dass der Bioreaktor-Aufbau sehr einfach gestaltet ist. Beim Wave™-Bioreaktor besteht zum Beispiel der Bioreaktor nur aus sehr wenigen Teilen. Dadurch ist ein Scale up einfacher zu realisieren als bei einem Perfusions-Kultursystem. Der Wave-Bioreaktor ist mit einem maximalen Arbeitsvolumen von 1000 L erhältlich und ist zurzeit der einzige «disposable» Produktions-Bioreaktor.
Beispiele von Bag-Reaktoren: sind MantaRay™, i-Mab™, Wave™, OrbiCell, VectraCell™.
Membran-Kultursysteme
Bei Membran-Kultursystemen ist der Bioreaktor in zwei Kompartimente aufgeteilt: einem Wachstumsraum, in dem die Zellen sind, und einem zellfreiem Metabolit- / Nährstoff-Raum. Die Trennung der beiden Räume erfolgt durch eine semipermeable Membran. Man unterscheidet deshalb Flachmembran-Bioreaktoren (Bsp. CeLLine) und Hohlfaserkartuschen (Bsp. Cellmax®). Durch die semipermeable Membran gelangen die nötigen Nährstoffe in den Wachstumsraum und stehen den Zellen zur Verfügung. Gleichzeitig diffundieren die toxischen Stoffwechselprodukte in den Metabolit- / Nährstoff-Raum. Dadurch lassen sich sehr hohe Zelldichten erreichen. Der Bioreaktor-Aufbau gestaltet sich jedoch im Vergleich zu Stationär-Kultursystemen komplexer. Ein Hohlfaserreaktor besteht zum Beispiel aus tausenden von Hohlfasern, welche ein Kapillarsystem simulieren. Folglich ist das Scale up nur beschränkt möglich.
Beispiele von Membran-Reaktoren: sind miniPerm®, CELLine, Cellmax®, Cell-Pharm, Tecnomouse.
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