Single-Use-Systeme für das Up- und Downstream-Processing haben in den vergangenen Jahren einen wahren Siegeszug im Bereich der Entwicklung und der klein- sowie mittelvolumigen Produktion von Biopharmazeutika angetreten. Die am Markt verfügbaren Systeme ermöglichen für viele Anwendungen eine schnelle Etablierung neuer Produktionsanlagen bei deutlich geringeren Investitionskosten. Darüber hinaus können sie platzsparender, flexibler und nach ersten Abschätzungen auch ressourcenschonender sein. Inzwischen ist es bereits möglich, erste einfache Produktionsverfahren (z. B. zur Vakzinherstellung) komplett mit Single-Use-Systemen zu gestalten.
Derzeit gibt es allerdings noch Einschränkungen bei den Einsatzmöglichkeiten von Single-Use-Systemen, z. B. die Größenbegrenzung, die Leachables- und Extractables-Problematik oder die Standardisierung, an denen gearbeitet werden muss. Außerdem erfordert die erfolgreiche Etablierung dieser neuen Technologie Veränderungen, die bereits in der Planungsphase beginnen und sich auch in der Produktion, Qualitätssicherung und Ausbildung niederschlagen.
Der 2010 in der DECHEMA gegründete Arbeitskreis "Single-Use-Technologie in der biopharmazeutischen Produktion" hat alle Aktivitäten im Bereich Single-Use-Technologie in Forschung, Fertigung und Anwendung erfasst und auf dieser Grundlage ein Statuspapier zum aktuellen wissenschaftlichen und technischen Kenntnisstand erstellt. Im Januar 2014 wurde eine Empfehlung für Leachables-Studien veröffentlicht, 2015 folgten Empfehlungen für eine Risikoanalyse von Produktionsprozessen mit Single-Use-Technologie und 2016 Empfehlungen für die verfahrenstechnische Charakterisierung sowie die Online-Enzyklopädie "Single-Use-Technologie von A-Z". Im September 2017 ist das Statuspapier "Facility of the Future" erschienen, im September 2019 eine Empfehlung für einen mikrobiellen Modellprozess und im März 2020 eine Analyse kontinuierlicher biopharmazeutischer Prozesse. Ebenfalls 2020 erschien die zweite ud komplett überarbeitete AUflage der Verfahrenstechnischen Charakterisierung, 2021 ergänzt um ein Supplement zum Parameter kLa(CO2). Weitere Publikationen sind in Vorbereitung. Experten aus der Fachgruppe engagieren sich auch beim Verfassen von Fachbüchern, so stammen bei der 2. Auflage von „Single-Use Technology in Biopharmaceutical Manufacture“ (2019, Wiley VCH) mehr als die Hälfte der Kapitel aus der Feder von Fachgruppenmitgliedern.
Aufgrund der zukunftsweisenden Bedeutung des Forschungsgebiets wurde der Temporäre Arbeitskreis "Single-Use-Technologie in der biopharmazeutischen Produktion" am 10. März 2014 in eine Fachgruppe umgewandelt. Interessenten an einer Mitgliedschaft wenden sich gern an Caroline von Wulffen (Kontakt s. rechts).
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Oktober 2021 The supplement to the recommendations for process engineering characterisation (2020, download see publication below) provides experimental methods for a further important parameter, the kLa(CO2). The authors of the publication are members of the working group Upstream Processing of the DECHEMA expert group “Single-use technology in biopharmaceutical manufacturing”. |
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Dezember 2020 These recommendations provide suitable experimental methods for the process engineering characterisation of single-use bioreactors and mixers. The methods are applicable to a broad range of single-use systems and applications, and can also be used for the engineering characterisation of reusable systems. This 2nd Edition of recommendations published 2016 is completely revised and the described methods are improved. The publication is supplemented by a calculation tool for volumetric mass transfer coefficient (kLa), oxygen transfer rate and oxygen uptake rate. The authors of the publication and the calculation tool are members of the working group Upstream Processing of the DECHEMA expert group “Single-use technology in biopharmaceutical manufacturing”. |
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März 2020 Technical State-of-the-Art and Risk Analysis on Single-Use Equipment in Continuous Processing Steps |
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September 2019 (2. überarbeitete Auflage) Eine verfahrenstechnische Charakterisierung gibt oft nur Aufschluss über das ideale Bioreaktor-Design oder Scale-Up. Der in der Empfehlung beschriebene Escherichia coli-Modellprozess ermöglicht es, auch die biologische Leistungsfähigkeit eines Systems zu charakterisieren. Der standardisierte Prozess hat zum Ziel, die Leistung von Bioreaktoren, insbesondere Single-Use-Bioreaktoren zu bestimmen und deren Eignung für mikrobielle Anwendungen zu bewerten. Da mikrobielle Prozesse hohe Anforderungen an das Bioreaktorsystem in Bezug auf den Sauerstofftransfer stellen, kommt diesem eine besondere Bedeutung zu. Der E. coli-Modellprozess ermöglicht die Überwindung solcher Probleme durch die Bestimmung des kLa-Wertes während der Kultivierung. Zudem kann parallel die Wärmeabfuhr untersucht werden, hinsichtlich dieses Parameters zeigen mikrobielle Prozesse ebenfalls hohe Anforderungen. Das zugehörige Excel-Tool bietet die Möglichkeit einer standardisierten und einheitlichen Versuchsauswertung, damit ein bioreaktorsystemübergreifender Vergleich ermöglicht wird. Hierfür sind alle in der Empfehlung aufgeführten Berechnungen integriert. Die entsprechenden Informationen und Rohdaten des Kultivierungsprozesses sind in die entsprechenden hellgrün markierten Felder und Spalten der jeweiligen Reiter (General information, Inoculation, Growth behaviour, pO2 control etc.) einzutragen. Die Berechnung, beispielsweise des volumenbezogenen Stoffübergangskoeffizienten, erfolgt nach Eingabe der Rohdaten automatisch. Die Empfehlung sowie das zugehörige Excel-Tool wurde von der Arbeitsgruppe „Single-Use Microbial“ in der DECHEMA-Fachgruppe „Single-Use-Technologie in der biopharmazeutischen Produktion“ entwickelt. Bei Fragen zum Modellprozess und zur Auswertung wenden Sie sich gern direkt an den Korrespondenz-Autoren der EmpfehlungEmpfehlung zum Download (PDF, 0,8 MB) |
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März 2018 The biopharmaceutical industry has developed rapidly in recent decades, with biotechnologically manufactured drugs are at the top both in new approvals and new fields of application. Various trends such as the production of biosimilars have led to a real boom in new production facilities in recent years. Pharmaceutical companies are increasingly planning and constructing more flexible, smaller plants to meet the large number of new product candidates in product development, but also to meet market demand. These flexible Facilities of the Future (FoF) often use single-use systems. The Status Paper of the DECHEMA working group “Single-use technology in biopharmaceutical manufacturing” is directed at newcomers and interested parties who are at the initial stage of designing an FoF. We would like to provide readers with a guidebook that takes up the most important aspects on the topic and refers to more in-depth literature. The current state of the art is represented without any claim to completeness. Download (PDF, 2 MB, normal resolution) |
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September 2017 Die biopharmazeutische Industrie hat sich in den vergangenen Jahrzehnten rasant entwickelt, bei Neuzulassungen und neuen Anwendungsfeldern liegen biotechnologisch hergestellte Arzneimittel an der Spitze. Verschiedene Trends wie die Herstellung von Biosimilars haben den letzten Jahren zu einen regelrechter Boom bei neuen Produktionsanlagen geführt. Dabei werden von den Pharmaunternehmen zunehmend flexiblere, kleinere Anlagen geplant und errichtet, um bei der Produktentwicklung die Vielzahl der neuen Produktkandidaten zu bewältigen, aber auch, um den Marktbedarf zu decken. Bei diesen flexiblen „Facilities of the Future“ (FoF) werden häufig Single-Use-Systeme eingesetzt. Das Statuspapier der DECHEMA-Fachgruppe „Single-Use-Technologie in der biopharmazeutischen Produktion“ richtet sich an Neueinsteiger und Interessierte, die am Anfang der Konzeption einer FoF stehen. Es nimmt die wichtigsten Aspekte auf und verweist auf vertiefende Literatur; dabei wird der Stand der Technik ohne Anspruch auf Vollständigkeit abgebildet. |
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Januar 2016, Online Die web-basierte Mini-Enzyklopädie „Single-Use-Technologie von A-Z“ erklärt wichtige und häufig gebrauchte Fachtermini des Themenkreises Single-Use-Systeme unter Berücksichtigung der aktuellen Hauptanwendungen. Rund 300 Begriffe und Erläuterungen in deutscher und englischer Sprache sind untereinander und mit Literaturverweisen verlinkt, so werden Zusammenhänge transparent gemacht. |
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Januar 2016 These recommendations of the Working Group Upstream Processing of the DECHEMA expert group “Single-use technology in biopharmaceutical manufacturing” aim to select suitable experimental methods for the characterisation of single-use bioreactors (SUB) and mixers (SUM). The described methods are applicable to a broad range of of single-use systems and applications. The guidelines can also be used for the engineering characterisation of reusable systems. Furthermore, these process engineering characterisation methods intend to offer manufacturers and operators of SUB and SUM a uniform set of methods and instruments through validated Standard Operating Procedures (SOPs). |
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September 2015 Recommendation for a risk analysis for production processes with disposable bioreactors New production systems and innovative manufacturing methods such as single-use technologies bring about new challenges for quality control of biopharmaceutical production processes. In this publication, the DECHEMA Working Group “Single-use technology in biopharmaceutical manufacturing” gives recommendations for a risk analysis of these processes. Based on prior publications, the compact paper lists the regulatory background as well as potential risks related to material, processes, or products. An example of an industrial application shows how risk values can be defined and risk levels calculated in order to determine appropriate countermeasures. This recommendation is based on an article in Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. The original publication is available at www.springerlink.com |
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Januar 2014, deutschsprachige Version Single-Use-Bags sind in der Entwicklung und Produktion biopharmazeutischer Produkte weit verbreitet. Trotz vieler Vorteile kann deren Verwendung auch nachteilig sein. So besteht das Risiko, dass unter Prozessbedingungen chemische Substanzen (Leachables) aus einem Bag, der aus einem Multilayerfilm aufgebaut ist, in das Prozessfluid migrieren. Solche Leachables können das Zellwachstum und damit den gesamten Produktionsprozess des Biotherapeutikums negativ beeinflussen. Experten des DECHEMA-Arbeitskreises "Single-Use-Technologie in der biopharmazeutischen Produktion" haben nun erstmalig ein standardisiertes, auf Zellkulturen basierendes Testverfahren für Leachables entwickelt. Mit diesem Zellkulturtest können Anwender frühzeitig kritische Filme identifizieren. Diese Empfehlung wird zitiert im ASTM Standard Guide for Cell Culture Growth Assessment of Single-Use Material (E3231 – 19; Oktober 2019). |
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Januar 2014, English Version Today, single-use technology is used routinely in biopharmaceutical development and manufacturing processes. Besides many advantages, the available single-use systems still have limitations. One of the most cited disadvantages is the risk for release of potentially toxic or inhibitory substances, so-called leachables from the plastic bags. The bags are typically made of multi-layer thermoplastic films. Until now, no standardized cell culture test was available to identify critical bag films at an early stage in process development. To meet this need, a sub-team of the DECHEMA temporary working group "Single-Use Technology in Biopharmaceutical Manufacturing" developed a standardized cell culture test that would enable the early identification of non-satisfactory films for cultivation of CHO cell lines in chemically defined culture media. This recommendation is referenced in the ASTM Standard Guide for Cell Culture Growth Assessment of Single-Use Material (E3231 – 19; October 2019). |
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| September 2011 (aktualisiert: März 2012) Der Begriff "Single-Use" definiert in der biopharmazeutischen Produktion einen Gegenstand, der für den einmaligen Gebrauch bestimmt ist. Im vorliegenden Statuspapier wurden die laufenden Aktivitäten in den Bereichen Forschung, Fertigung und Anwendung in den deutschsprachigen Ländern erfasst und analysiert. Es werden die aktuellen Möglichkeiten und Grenzen von Single-Use-Systemen in der biopharmazeutischen Produktion (anwender- und herstellerseitig) aufgezeigt sowie darüber hinaus der Handlungsbedarf auf diesem Gebiet spezifiziert.
Report of the Temporary Working Group "Single-Use Technology in Biopharmaceutical Production" The status report gives an overview of applications, potential and limitations of single-use technology in biopharmaceutical production. Manufacturers, developers, available products and current research activities in this field are analysed. |
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Der Fachgruppen-Beirat setzt sich derzeit wie folgt zusammen:
Prof. Dr. Dieter Eibl (Vorsitz)
Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Wädenswil/CH
Dr. Christina Fritz (stellvertretender Vorsitz)
Roche Diagnostics GmbH, Penzberg/D
Dr.-Ing. Tibor Anderlei
Adolf Kühner AG, Birsfelden/CH
Ralph Daumke
Filtrox AG, St. Gallen/CH
Wolfgang Dornfeld
Bilfinger Life Science GmbH, Puch/Salzburg/AT
Prof. Dr.-Ing. Regine Eibl
Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften, Wädenswil/CH
Rainer Glöckler
swissfillon AG, Visp/CH
Dr. Gerhard Greller
Sartorius Stedim Biotech GmbH, Göttingen/D
Dr. Gernot Thomas John
Presens Precision Sensing GmbH, Regensburg/D
Dr.-Ing. Stefan Junne
Technische Universität Berlin/D
Britta Manser
Pall Biotech, Fribourg/CH
Dr. Benjamin Minow
WuXi Biologics Germany GmbH, Leverkusen/D
Dr. Holger Niederkrüger
greenovation Biotech GmbH, Freiburg/D
Melanie Ottinger
Thermo Fisher Scientific, Zug/CH
Dr. Andre Pastor
Bayer AG, Wuppertal/D
Prof. Dr.-Ing. Ralf Pörtner
Technische Universität Hamburg/D
Dr. Diego Schmidhalter
Lonza AG, Visp/CH
Markus Tanner
Tanner Biopharma Consultant, Luzern/CH
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