Eine unschätzbar wertvolle Ressource für das Leben
02 Aug 2021
Blut und folglich auch Blutplasma kann nur im Körper gebildet werden. Es lässt sich nicht künstlich herstellen. Mit GEA-Technologie verarbeitetes Blutplasma und die aus diesem Plasma hergestellten Präparate helfen Menschen, deren Blut seine Funktion nicht länger erfüllen kann. Dies kann aufgrund von Erkrankungen, nach oder während Operationen, aufgrund von Krebstherapien oder nach schweren Unfällen und Verletzungen der Fall sein.
Blutplasma ist der nicht-zelluläre Bestandteil des Blutes. Es besteht aus ungefähr 90 % Wasser und 10 % der darin gelösten Substanzen. Blutplasma macht etwa 55 % des Blutvolumens aus. Die restlichen 45 % bestehen aus zellulären Blutkomponenten (Hämatokrit). Die Gesamtmenge des Blutplasmas im Körper wird Plasmavolumen genannt. Die wichtigsten Bestandteile von Blutplasma sind:
- Elektrolyte (NA+, Cl-, K+, Ca2+, Mg2+, Bikarbonat, Phosphat)
- Plasmaproteine (Albumine, Lipoproteine, Immunoglobulin, Fibrinogen)
- Nährstoffe (z. B. Glukose, Lipide)
- Organische Säuren (z. B. Lactat, Pyruvat, Citrat)
- Abbauprodukte der verschiedenen Stoffwechselwege (Kreatinin, Kreatin, Harnsäure)
- Hormone (Signalmoleküle)
Blutplasma – eine Wunderwaffe des menschlichen Abwehrsystems
Die einzelnen Bestandteile des Plasma haben zahlreiche wichtige Funktionen, die nicht anderweitig ersetzt werden können.
So übernehmen die Plasmaproteine beispielsweise eine Reihe unterschiedlicher und äußerst wichtiger Aufgaben im menschlichen Körper.
Zunächst bilden sie einen wichtigen Bestandteil des zentralen Immunsystems im Körper, da sie Antikörper – sogenannte „Globuline“ – und Enzyme transportieren, welche als Antigene des Blutes agieren und folglich den Organismus vor Angriffen von außen schützen.
Außerdem können Plasmaproteine verschiedene Materialien sowie unlösliche Stoffe binden, damit diese durch den Körper transportiert werden können. Die „Transportfunktion“ der Plasmaproteine spielt eine wesentliche Rolle dabei, die benötigten Nährstoffe an den richtigen Stellen im Körper bereitzustellen, wobei gleichzeitig eine „Kommunikation“ verschiedener Bereiche des Körpers ermöglicht wird.
Bestimmte Proteine des Plasmas, die „Fibrinogene“ und „Prothrombine“ genannt werden, gewährleisten die Blutgerinnung im menschlichen Körper. Sie werden vom Plasma entfernt und sorgen gemeinsam mit den Blutkörperchen und der Oberfläche der Wunde dafür, dass die Blutung gestoppt wird. Ein weiteres Protein namens „Albumin“ verhindert, dass Blut aus den Venen austritt.
Blutplasma stellt auch eine Option zur Bekämpfung von Sars-CoV-2 dar
Im Kampf gegen COVID-19 ist zum Beispiel die Verabreichung von Antikörpern gegen Sars-CoV-2 eine mögliche und aussichtsreiche Behandlungsoption. Sobald jemand mit einem Virus infiziert wurde und sich erholt hat, ist sein Blut reich an Antikörpern. Der Vorteil, insbesondere für immungeschwächte Patienten, besteht darin, dass die Antikörper bereits produziert worden sind. Die Kehrseite ist jedoch die absolute Voraussetzung einer ausreichenden Anzahl williger Spender.
Große Kompetenz bei der Blutplasmafraktionierung
Bei der Plasmafraktionierung handelt es sich um ein Verfahren zur Gewinnung von Proteinen aus Blutplasma. Hierbei wird das Plasma in einzelne Fraktionen aufgeteilt und mithilfe verschiedener physikalischer Methoden gereinigt. Die Fraktionierung von menschlichem Blutplasma liefert gereinigte und konzentrierte Proteine, aus denen dann Medikamente für die Intensiv- und Notfallmedizin sowie für seltene Krankheiten hergestellt werden.
GEA hat zahlreiche innovative Verbesserungen sowohl für die Blutfraktionierung als auch für die Impfstoffproduktion entwickelt und diese auf den Weltmarkt gebracht. Die Blutfraktionierung ist komplex und erfordert vertiefte Kenntnisse sowohl des Verfahrens als auch der Ausrüstung, um hohe Ausbeuten in einem kostengünstigen Zeitrahmen zu erzielen.
Zunächst werden die weißen Blutkörperchen und die Thrombozyten entfernt. Anschließend werden die roten Blutkörperchen und das Plasma in speziellen Zentrifugen voneinander getrennt. Das Plasma wird eingefroren und, nachdem es wieder aufgetaut wurde, können verschiedene Bestandteile abgetrennt werden, z. B. Kryopräzipitat und Faktor VIII. Das restliche Plasma wird einer Ethanolfraktionierung unterzogen. Dies ermöglicht die Gewinnung von Plasmaproteinen, wie Fibrinogen, Gammaglobulin, Alphaglobulin, Betaglobulin sowie Albumin.
Nebenbei bemerkt, werden nur etwa 5 % des Plasmas für die Fraktionierung verwendet. Der Großteil besteht aus Wasser und Elektrolyten.
Mit der Technologie von GEA gelingt der Sprung auf die vorderen Plätze der Weltrangliste der High-Tech-Plasmaverarbeiter
GEAs Kunde Biopharma aus der Ukraine profitiert derzeit von GEAs Kompetenz für seine Blutplasmafraktionierungsprozesse. GEA unterstützt seinen langjährigen Partner Biopharma mit der Lieferung weiterer hochmoderner Separatoren zur Blutplasmafraktionierung. Biopharma ist ein ukrainisches Pharmaunternehmen, das sich auf die Entwicklung und Produktion von pharmazeutischen Produkten auf der Basis von menschlichem Plasma konzentriert. Installiert wurden die Anlagen im neuen Werk von Biopharma in Bila Tserkva. Diese neuen Anlagen ermöglichen nicht nur, die Ukraine mit qualitativ-hochwertigen Produkten zu versorgen, sondern auch eine führende Position in der Weltrangliste der High-Tech-Plasmaverarbeiter einzunehmen. Bereits gelieferte Separatoren wie 2004 ein GEA-Separator BKA 6 für die Blutplasmafraktionierung sowie seit 2018 bis heute Separatoren PKI 45, BKB 28, ein BKA 45 und zwei BKI 45 stehen für eine erfolgreiche Zusammenarbeit von GEA mit dem ukrainischen Unternehmen seit über 15 Jahren.
GEA liefert Separatoren an das ukrainische Unternehmen Biopharma. (Foto: GEA)
Planning, designing and installing an integrated fractionation system is an extremely complex and technically demanding task. It involves more than just simply connecting units, it requires the precise control of parameters, such as pH value, ethanol level and temperature. Just as important is the use of suitable virus inactivation steps, as well as full automation and validation of the entire system.
Dr. Markus Kühberger
Head of Business Line Chemical & Pharma - BU Separators
Ein konkretes Beispiel für Produkte von Biopharma, die mit den GEA-Technologien produziert werden, ist unter anderem Gerinnungsfaktor VIII (Faktor VIII, F8), auch bekannt als Antihämophiles Globulin A, ein lebenswichtiges Medikament für Hämophilie-Patienten. Ein akuter Mangel des Glykoproteins oder ein Fehlen dieses Gerinnungsfaktors beim Menschen und bei Wirbeltieren führt zur Hämophilie A. Biopharma stellt ferner Albumin her. Albumine gehören wie die Globuline zur Gruppe der globulären Proteine. Albumin sorgt im menschlichen Körper vor allem für die Aufrechterhaltung des kolloidosmotischen Drucks und vermittelt vielen sonst unlöslichen Stoffen Löslichkeit, indem sie an Albumin gebunden werden. Das Präparat wird insbesondere zur Erneuerung und Erhaltung des zirkulierenden Blutvolumens bei Verletzungen und während chirurgischer Eingriffe eingesetzt. Die Produktion von Immunglobulinen („Antikörpern“) stellt einen weiteren Schwerpunkt von Biopharma dar und wird von den neuen BKI 45 Separatoren maßgeblich im Rahmen der Blutplasmafraktionierung vorangetrieben. Antikörper sind Proteine aus der Klasse der Globuline, die zur Stärkung der Schutzfunktionen des Körpers eingesetzt werden, zum Beispiel bei Immundefekten, Autoimmunerkrankungen oder akuten Infektionskrankheiten. Diese Antikörper stehen also im Dienst des Immunsystems.
Hochmoderne Separatoren werden zur Blutplasmafraktionierung eingesetzt. (Foto: GEA)
Die GEA-Technologie BKI 45 – Separator für menschliches Blut
Drei spezialisierte GEA Kammerseparatoren für die Blutplasmafraktionierung, darunter der BKI 45, wurden in der neuen Fraktionierungsanlage im neuen Werk Bila Tserkva installiert. Diese Separatoren sind für die Fraktionierung von menschlichen Blutplasmaproteinen konzipiert. Der BKI 45 verfügt über ein eigenes Kühlungssystem, das zuverlässig die obligatorische Prozesstemperatur von +2 °C bis -7 °C garantiert und Trommel, Haube und den oberen Teil des Rahmens umfasst.
Wertvolle Proteine werden abgetrennt, in der Kammer der Separatortrommel angesammelt und periodisch manuell entfernt. Zur Fraktionierung werden Zentrifugen mit einem Dreikreis-Kühlkreislauf eingesetzt. Auskleidungen in der Trommel unterteilen diese in zwei Kammern.
Das Produkt wird über den Zulauf in die Mitte der rotierenden Trommel eingeführt. Es fließt dann von der Mitte zur Peripherie durch die beiden Kammern, in denen die feineren Partikel in die äußere Kammer abgeschieden werden. Die Kläreffizienz bleibt konstant, bis die Kammern mit den Proteinen gefüllt sind.
Im Package-Unit-Design kann die Maschine als 2-Raum-Konzept installiert werden, wobei der emissionsfreie, wassergekühlte, integrierte Antrieb für die strengsten Reinraumklassen geeignet ist. Das kompakte Design sorgt für eine erhebliche Senkung des Platzbedarfs in kostspieligen Reinräumen. Die Bedieneinheit befindet sich im Technikbereich.
GEA hycon® ist der nächste Schritt: vollautomatische selbstständige Reinigung, SIP und CIP
In seinem Bestreben nach kontinuierlicher Verbesserung hat GEA eine neue Technologie auf den Markt gebracht: den GEA Separator hycon® – ein Vorreiter für vollautomatische One-Touch-Production in der Blutplasmafraktionierung. Für die Trennung von Blutplasma und Plasmaproteinen bietet GEA mit dem vollautomatischen GEA-Separator hycon® eine optimale Lösung.
Die Zentrifuge entleert die gesammelten Feststoffe automatisch, so dass kein manuelles Entleeren erforderlich ist und die Handhabung von Feststoffen angepasst werden kann. Die abgeschiedenen Feststoffe lassen sich beispielsweise in einem Beutel auffangen, der in einen Behälter eingelegt wird. Dieser geschlossene Prozess ersetzt das herkömmliche händische Entleeren der Feststoffe aus der Separatortrommel. Die Vorteile des geschlossenen Handlings sind deutlich bessere Hygienebedingungen und daraus folgend eine bessere Sterilisierbarkeit, eine Verhinderung von Cross-Kontaminationen, mehr Batch-Sicherheit und eine verbesserte Good Manufacturing Practice-Dokumentaton (GMP). Cleaning-In-Place (CIP) und Sterilize-In-Place (SIP ) waren vorher bei den Kammermaschinen gar nicht möglich.
Ein weiteres, ganz entscheidendes Plus sind die reduzierten Stillstandzeiten, die durch die Entleerung per Hand bei den Kammertrommeln anfielen. Auch die Wartungsarbeiten an dem Separator werden durch die technische Lösung der „hängenden Trommel“ spürbar reduziert. Der hycon® trägt somit zu einem GMP-konformen Arbeiten und damit zur Qualitätssicherung der Produktionsabläufe und -umgebung in der pharmazeutischen Produktion bei. Die ansprechende 3-Raum-Installation reduziert den erforderlichen Platz in Reinräumen auf ein Minimum.
Mit GEA-Separator hycon® und dem 3-Raum-Konzept ist GEA auf dem Gebiet der vollautomatisierten Produktion in Reinraumanwendungen weit vorn. (Foto: GEA)
