Skalieren mit GEA Homogenisatoren – Wettbewerbsvorteile ausbauen
Die CDMO Biomay hat eng mit GEA zusammengearbeitet, um den Homogenisierungsprozess von der Labor- auf die Produktionsgröße zu skalieren und eine ähnliche zellauflösende Wirkung auch im Herstellungsprozess von Proteinen und Mikroorganismen zu erzielen.
Die in Wien ansässige Contract Manufacturing Organization (CDMO) Biomay stellt Biomoleküle für die globale biopharmazeutische Industrie her. Das Unternehmen ist spezialisiert auf die GMP-gerechte Produktion von rekombinanten Proteinen, Plasmid-DNA und Boten-RNA. Die Firma zählt zu nur einer Handvoll CDMOs, die alle drei Arten dieser wichtigen Biomoleküle herstellen können. Sie bietet eine vollständige Palette von GMP-Dienstleistungen entlang der Biopharma-Pipeline an – von Zellbanken über die Prozessentwicklung bis hin zur Massenproduktion und Freigabe von Arzneimitteln. Biomay wurde 1984 gegründet und ist seit 2009 als CDMO tätig. Das Unternehmen arbeitet mit Kunden zusammen, die von Biotech-Start-ups und KMU bis hin zu multinationalen Konzernen reichen.
Biomay stellt Proteine und andere Biomoleküle mithilfe von Fermentationsprozessen her, bei denen künstlich produzierte Zellen und Mikroorganismen – wie das Bakterium Escherichia coli – in Bioreaktoren gezüchtet werden. Als es an der Zeit war, den Betrieb zu erweitern und eine neue Anlage für spezielle, kundenspezifische Produktionsprozesse zu bauen, entschied sich Biomay für GEA als seinen Lieferanten von Homogenisatortechnologie an dem neuen Standort.
Homogenisatoren ermöglichen die Freisetzung des Zellinhalts
Das grundlegende Verfahren zur Herstellung von Proteinen besteht darin, die manipulierten Mikroorganismen zunächst in Fermentationsbioreaktoren zu züchten, in denen die mikrobiellen Zellen mit allen Nährstoffen und anderen Faktoren versorgt werden, die sie für eine schnelle Vermehrung benötigen. Anschließend werden die Bakterien aus den Bioreaktoren entnommen und einer Homogenisierung unterzogen, bei der die Zellen aufgebrochen – „aufgeschlossen“ – werden, um ihren Inhalt freizusetzen. Die aus den Bakterien freigesetzten rekombinanten Proteine können dann isoliert und für den Kunden gereinigt werden, der sie z. B. als Ausgangsmaterial für weitere Herstellungsschritte oder als pharmazeutische Wirkstoffe verwenden kann, die entweder bereits auf dem Markt sind oder sich in der Entwicklung befinden.
Die Hochdruckhomogenisierung wird in der Pharma- und Biotech-Industrie vor allem für den Zellaufschluss eingesetzt, und je nach Produkt können GEA Homogenisatoren einen Zellaufschluss von mehr als 90 % erreichen.-Annalisa Malchiodi, Product Manager Pharmaceutical, GEA Business Unit Homogenizer
Annalisa Malchiodi, Product Manager Pharmaceutical, GEA Business Unit Homogenizer
Aus der Sicht von Biomay ist ein wesentliches Merkmal des GEA Ariete-Systems der VHP-Kompressionsblock (sehr hoher Druck), der das Produkt in das Homogenisierungsventil pumpt und einen Druck von bis zu 1500 bar erreicht, was für den Zellaufschluss empfohlen wird. Der Kompressionsblock wurde außerdem mit Keramikkolben ausgestattet, dem verschleißfestesten Material für hohen Druck und Abrieb. Das GEA System ist hochflexibel, um einen variablen Durchsatz zu unterstützen, und kann durch Variation der Motordrehzahl genau das richtige Verhältnis zwischen Druck und Durchsatz aufrechterhalten.
Entscheidend für die Konstruktion der endgültigen Lösung am neuen Standort war die Anforderung von Biomay, den Homogenisator in zwei verschiedenen Räumen zu verwenden. Daher konfigurierte das GEA Team eine kompakte, auf einem Skid montierte Lösung, die mühelos zwischen den beiden Räumen bewegt werden konnte. Um die Stellfläche kompakt zu halten und das System leicht bewegen zu können, sind der Homogenisator und die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) beide auf demselben Gestell montiert, und das HMI-Panel kann um 90 Grad gedreht werden.
Ich hatte das Vergnügen, den gesamten Prozess der Inbetriebnahme des Homogenisators vom Kauf über die Abnahmen im Werk und vor Ort bis hin zum Abschluss der Funktionsprüfungen zu begleiten.
Der Homogenisator ist in einem Reinraum untergebracht und wurde ebenfalls in aseptischer Umgebung konfiguriert, um das Risiko einer Kontamination durch die äußeren Umstände zu vermeiden. Der Homogenisator kann je nach Kundenwunsch komplett versiegelt geliefert werden. Dank des Know-hows, der technischen Kompetenz und der Prozesskenntnis von GEA bot das endgültige System das richtige Maß an Anpassung, um sämtliche Erwartungen von Biomay zu erfüllen.
Für Biomay war es wichtig, dass die Werksabnahme (FAT) des neuen Systems ferngesteuert durchgeführt werden konnte. Da Biomay nicht nach Italien reisen konnte, organisierte das GEA-Team den FAT online, über Teams, und Biomay konnte die Maschine und den Test während des Ablaufs sehen, so dass alle Phasen des FAT-Prozesses live und in Echtzeit dokumentiert und aufgezeichnet wurden.
Die Zusammenarbeit mit den Experten von GEA verlief während dieser Zeit einwandfrei. Alle technischen Fragen wurden schnell, hilfreich und kompetent beantwortet. Der Ariete-Homogenisator erfüllt verfahrenstechnisch alle Erwartungen, die an ihn gestellt werden und ermöglicht uns eine zeiteffiziente Verarbeitung unserer Produkte.
Eine Reihe von Faktoren trug zum Erfolg des Projekts bei. Das gegenseitige Vertrauen zwischen den professionellen Teams von Biomay und GEA half bei der Bewältigung der durch die Covid-Pandemie verursachten Herausforderungen und sorgte dafür, dass in der Vorverkaufsphase eine optimale technische Klärung stattfand und das von GEA entworfene Skid alle Erwartungen des Kunden erfüllte.-Dario Zappia, GEA CEE Sales Separation and Homogenizer Austria
Dario Zappia, GEA CEE Sales Separation and Homogenizer Austria
Unterschiedliche Herstellungsverfahren für höchste Produktqualität
Keine zwei Biomoleküle sind gleich, und es ist in der Regel nicht möglich, ein und dasselbe Verfahren für verschiedene Anwendungen zu applizieren. Daher konfiguriert Biomay den Herstellungsprozess für jedes Produkt, um höchste GMP-Qualität, Effizienz und Reproduzierbarkeit für seine Kunden zu gewährleisten.
Am ersten Produktionsstandort von Biomay in Wien war ein GEA PandaPlus Lab Homogenizer 2000 als Tischgerät perfekt für die Produktion rekombinanter Proteine in Bakterien im kleinen Maßstab geeignet. Aufgrund des Unternehmenswachstums und der Kundennachfrage nach seinen Produkten musste Biomay jedoch bis 2021 expandieren und errichtete eine weitläufigere Anlage – ebenfalls in der Region Wien –, in der eine vergrößerte Produktionsanlage sowie die Forschungs- und Entwicklungslabors und Büros untergebracht sind.
Biomay war bereits mit der GEA Homogenisatortechnologie vertraut und arbeitete mit GEA Experten zusammen, um die beste Homogenisierungslösung für den Scale-up in der neuen Anlage zu konfigurieren. Tatsächlich war GEA der einzige Anbieter, der ein System liefern konnte, das bei den erforderlichen Drücken funktioniert, das richtige Verhältnis zwischen Hochdruck und Durchfluss bietet und eine bewährte Leistung aufweist. In größeren Maßstäben ist ein höherer Durchsatz erforderlich, um die Herstellung zu rationalisieren, und der GEA 3-Kolben-Pharma-Skid Ariete Homogenizer 3015 wird voraussichtlich die Prozesszeiten verkürzen und die Wirtschaftlichkeit der Herstellung erhöhen. Das neue Pharma-Skid ermöglicht eine Chargenproduktion von etwa 300-400 l/h bei 1000-1200 bar.
Mit GEA haben wir den richtigen Partner für unser Projekt gefunden. Während der Ausarbeitung der Detailplanung des Homogenisators gab GEA stets kompetente Antworten auf unsere spezifischen Anforderungen. Besonders wichtig war für uns, dass der neue Homogenisator alle GMP-Richtlinien und -Anforderungen erfüllt. Dies wurde mit dem daraus resultierenden Ariete-Homogenisator zu unserer vollen Zufriedenheit erreicht.
Eine weitere Besonderheit ist, dass der Ariete trotz seiner hohen Leistung mobil konzipiert wurde. Das bedeutet, dass der Ariete mit geringem Aufwand an verschiedenen Einsatzorten in unserem Werk in Betrieb genommen werden kann. Dies verschafft uns zusätzliche Flexibilität in unseren Prozessen. -Michael Wozonig, Biomay Teamleiter Upstream 2
-Michael Wozonig, Biomay Teamleiter Upstream 2
Die Nachfrage nach Biomolekülen in GMP-Qualität, die als potenzielle Arzneimitteltherapien entwickelt werden oder bereits zugelassen sind und vermarktet werden, steigt rapide an. Biomay möchte auf diese Herausforderung reagieren, indem es parallele Produktionslinien in 50-, 150- und 750-Liter-Bioreaktoren anbietet, um auf die Bedürfnisse jedes einzelnen Kunden eingehen zu können und gleichzeitig Skalenvorteile zu bieten.
Die neue Biomay-Produktionsanlage wurde im letzten Quartal 2021 fertiggestellt und im Juni 2022 eingeweiht. In der Zwischenzeit hat das Unternehmen seine erste, noch immer validierte Anlage nicht aufgegeben, in der weiterhin in kleinerem Maßstab produziert wird, und die GEA PandaPlus Homogenisatortechnologie leistet weiterhin gute Dienste.
GEA hat sich während der gesamten Projektphase kundenorientiert um unsere Belange gekümmert, so dass wir einen Homogenisator konfigurieren und kaufen konnten, der unseren Anforderungen entspricht. Wir freuen uns schon jetzt auf eine weitere Zusammenarbeit mit GEA bei zukünftigen Projekten.-Dipl. Ing Gottfried Stegfellner, Biomay Vice President/Manufacturing Upstream
-Dipl. Ing Gottfried Stegfellner, Biomay Vice President/Manufacturing Upstream
