PRODUKTOVERSICHT
CELLIPOWER06 ist ein Korb-Bioreaktor, der speziell für die Anheftungszellkultur mit flächigen Trägern (Faserplatten) entwickelt wurde. Durch die Retention der Zellen innerhalb der faserigen Platten-Träger wird mechanische Scherbelastung sowie schädigende Einflüsse durch Blasenbildung weitestgehend minimiert. Das System eignet sich für die Anheftungskultur von tierischen und insektischen Zellen, insbesondere für die großtechnische Herstellung viraler Impfstoffe, rekombinanter Proteine und viraler Vektoren. Das System wurde bereits erfolgreich im industriellen Maßstab von 400 L für die Kultur von Vero-, MDCK- und CHO-Zellen eingesetzt.
Kern technische Vorteile
Flächige Festbett-Konstruktion
Nutzt wabenförmige, hochdichte Wachstumsmatrizen (z. B. Fibra-Cel®-Scheiben oder DISKS-Träger), die eine extrem hohe spezifische Oberfläche (ca. 1200 cm²/g) bieten. Dadurch können Zellen als Monoschichten innerhalb der Trägerstruktur wachsen, was die Zelldichte und die Kultureffizienz deutlich verbessert.
Minimierte Scherspannung
Das korbartige Festbett-Design fixiert die Träger im Bioreaktor und verhindert den Kontakt zwischen Zellen und Rührer vollständig. Die Scherspannung wird auf ein Minimum reduziert, wobei die Zellviabilität über 95 % liegt. Besonders geeignet für schersensitive Zellen wie Vero, MDCK und CHO.
Hohe Zelldichte und Stabilität
Zellen haften fest innerhalb der Trägermatrix und lösen sich weniger leicht ab, was eine langfristig stabile Kultur (> 7 Tage) ermöglicht. Dies verbessert die Produktausbeute signifikant und senkt gleichzeitig den Gehalt an Wirtszell-DNA im Erntematerial.
Industrielle Skalierungsvalidierung
Erfolgreich eingesetzt bei der Herstellung von Impfstoffen und rekombinanten Proteinen in einem Volumen von 400 L, darunter Tollwutimpfstoff auf Basis von Vero-Zellen, EPO-Herstellung in CHO-Zellen und aviärer Influenza-Impfstoff auf Basis von MDCK-Zellen.
Modulares Engineering-Design
Unterstützt die Online-Reinigung (CIP) und Sterilisation (SIP), optionale automatische Trägerlade-/entladesysteme sowie die Überwachung von Sterilisations-Kaltstellen, um die Anforderungen der GMP zu erfüllen.
Fernüberwachungsfunktion
Vollständig in SCADA-Systeme integriert für die Echtzeit-Datenaufzeichnung und Fernsteuerung, um die Prozesskonsistenz über mehrere Chargen und Produktionsstandorte hinweg sicherzustellen.
Herstellung viraler Impfstoffe
Vero-Zellen: Tollwutimpfstoff, inaktivierter Polioimpfstoff (IPV), Impfstoff gegen die porzine epidemische Durchfallerkrankung, Impfstoff gegen das hämorrhagische Fieber mit renalem Syndrom, Impfstoff gegen die klassische Schweinepest
MDCK-Zellen: Aviärer Influenza-Impfstoff
BSR-Zellen: Veterinärer Tollwutimpfstoff
Diploide Zellen: Menschlicher Tollwutimpfstoff (diploider Herkunft)
Rekombinante Proteinexpression
CHO-Zellen: Erythropoetin (EPO)
Vero-Zellen: Andere rekombinante Proteine
Kontinuierliche Perfusionskultur
Unterstützt eine kontinuierliche Perfusion über bis zu 35 Tage mit stabiler Zelldichte und niedrigen Restmengen an Wirtszell-DNA.
Skalierung und Herstellung
Geeignet für die vollständige Validierung vom Labor- bis zum industriellen Maßstab, einschließlich der Probenvorbereitung im Pilotmaßstab und der großtechnischen kommerziellen Herstellung.
Technische Spezifikationen
Arbeitsvolumen
20–400 L
Trägertyp
Träger aus Polyesterfaserscheiben (erhältlich in verschiedenen Porengrößen und Dicken)
Empfohlene Trägerbeladung
30 g/L
Rührregelung
50–300 U/min, magnetisch angetrieben
Sauerstoffgehalt-Regelung
0–100 %, ±1 % (über Massenstromregler-Gasmischung)
Temperaturregler
5–65 °C, ±0,1 °C
Gelöstes Sauerstoff (DO)
40 %, ±2 %, unterstützt O₂/N₂/Luft-Mischung
pH-Wert Steuerung
2–12, ±0,01, ausgestattet mit automatischem Alkali-/CO₂-Zuführsystem
Belüftungssystem
Tiefenbelüftung, 0,3–2 vvm
Füttersystem
4 Regler, jeder unterstützt bis zu 6 hochpräzise Peristaltikpumpen
Maximale Zelldichte
Bis zu 4,5 × 10⁷ Zellen/mL
Sterilisierungsverfahren
SIP (Sterilisation vor Ort)
Material
edelstahl 316L (USP-Klasse VI-konform)
ZERTIFIZIERUNGEN
FDA 21 CFR Teil 11, GMP
Kontrollsystem
Verteilte Architektur mit mehrstufigem Benutzerzugriffsmanagement und Audit-Trail-Funktion
Erfolgreiche Fallstudien
Vero-Zell-Rabies-Impfstoff
Bei einer Skalierung auf 400 L wurden eine Zellviabilität von >98 % und eine Virustiter von 1,2 × 10⁶ FFU/mL erreicht.
CHO-Zell-EPO-Produktion
Stabile 35-tägige Produktion im kontinuierlichen Perfusionsmodus erreicht, mit einer Glykosylierungskonsistenz von >90 %.
MDCK-Zell-Vakzine gegen aviäre Influenza
Auf einer Skala von 400 L wurden Ausbeuten von 5 × 10⁸ TCID₅₀/mL mit einem Restgehalt an Wirtszell-DNA von <10 pg/mL erzielt.
Diploide-Zell-Rabies-Vakzine
Es wurde eine Hochreinheitsvakzine-Produktion mit geringem Restgehalt an Wirtszell-DNA erreicht, unterstützt durch flächige Träger.
Technisches Ergänzungsmaterial
Funktionsprinzip des bioreaktorischen Flächenträgers (Faser-Scheibe)
Der bioreaktorische Flächenträger (auch als Korb-Bioreaktor bezeichnet) immobilisiert Zellen innerhalb honigwabenartiger, hochdichter Wachstumsmatrizen wie Fibra-Cel®-Scheiben oder DISKS-Trägern. Dadurch entsteht ein statisches Wachstumsumfeld, das dem Kulturverfahren in Rollflaschen ähnelt, wobei jedoch die Skalierungsbeschränkungen herkömmlicher Rollsysteme überwunden werden.
Diese Träger bestehen aus Polyesterfaser und Polypropylen, weisen eine einlagige Dicke von ca. 0,44 mm und eine Porengröße von ca. 15 μm auf. Mit einer sehr hohen spezifischen Oberfläche (ca. 1200 cm²/g) unterstützen sie das Wachstum von Zellen in Monoschicht innerhalb der Trägermatrix. Während der Kultivierung werden die Träger innerhalb der Korbstruktur im Reaktor fixiert, wodurch ein direkter Kontakt zwischen den Zellen und dem Rührer vermieden wird; dies minimiert die Scherspannung und ermöglicht eine Zellviabilität von über 95 %.
Skalierungsstrategie
Die Skalierungsstrategie unterscheidet sich erheblich von herkömmlichen Rührkesselreaktoren:
Feste-Bett-Strukturdesign
Die Trägerbeladung bleibt konstant, um eine gleichmäßige Zellverteilung innerhalb der Matrix sicherzustellen.
Optimierung der scherarmen Rührung
Bei der industriellen Skalierung wird die Rühdrehzahl je nach Trägertyp und -dichte angepasst und üblicherweise im Bereich von 50–150 U/min gehalten, um eine übermäßige Störung zu vermeiden.
Optimierung der Belüftung
Tiefe Mikroblasenbelüftung wird eingesetzt, um direkten Blasenaufprall auf die Träger zu vermeiden und eine gleichmäßige Verteilung des gelösten Sauerstoffs sicherzustellen.
Kontinuierliche Perfusionsunterstützung
Die korbartige Festbettanordnung hält Zellen und Träger zurück und ermöglicht eine stabile kontinuierliche Kultur über bis zu 35 Tage sowie eine deutliche Steigerung der Produktausbeute.
Modulares Design
Ermöglicht eine lineare Skalierung vom Labor- bis zum industriellen Maßstab bei Aufrechterhaltung konsistenter hydrodynamischer und Stofftransporteigenschaften.
Prozessvorteile
Minimierte Scherspannung
Das festbettartige, blattförmige Trägerdesign isoliert Zellen vollständig vom Rührer, wodurch es sich ideal für scherempfindliche Zellen wie Vero-, MDCK- und CHO-Zellen eignet.
Hohe Zelldichte und Stabilität
In den Trägern eingebettete Zellen lösen sich seltener ab, was eine langfristig stabile Kultur (> 7 Tage) und deutlich höhere Ausbeuten ermöglicht.
Kontrolle der Wirtszell-DNA
Der zellimmobilisierende Mechanismus auf Basis von Trägern verringert das Abschälen von Zellen und senkt die Restmenge an Wirtszell-DNA im Ernteprodukt, sodass die Anforderungen der WHO und des Chinesischen Arzneibuchs für Impfstoffprodukte (≤ 100 pg/Dosis) erfüllt werden.
Prozessflexibilität
Unterstützt Batch-, Feed-Batch- und kontinuierliche Perfusionsmodi, insbesondere geeignet für die Produktion viraler Vektoren und sekretorischer Proteine.
Industrielle Validierung
Erfolgreich im Maßstab von 400 L für mehrere Produkte validiert, darunter CHO-abgeleitetes EPO, Rabies-Impfstoff aus Vero-Zellen und aviärer Influenza-Impfstoff aus MDCK-Zellen.
Träger-Vorbehandlung und Anwendungsverfahren
Träger-Einweichen
Faser-Scheiben-Träger vollständig in Wasser für Injektionszwecke (WFI) oder gereinigtes Wasser eintauchen, bis sie vollständig benetzt sind.
pH-Aquilibrierung
Mit gereinigtem Wasser spülen, bis der pH-Wert nahe dem des gereinigten Wassers liegt.
Sterilisation
Träger in den Bioreaktor einbringen, PBS-Lösung zugeben und 30 Minuten bei hoher Temperatur sterilisieren.
Sterilitätsprüfung
Nach Abkühlung PBS ablassen und mit Kulturmedium auffüllen, um eine Sterilitätstestung über 48 Stunden durchzuführen.
Zellinokulation
Die typische Inokulationsdichte beträgt 3–5 × 10⁵ Zellen/mL. Etwa 30 Minuten nach der Inokulation ist eine Klärung des Kulturmediums zu beobachten.
Normale Kultur
Übergang zu Standardkulturbedingungen für die Zellvermehrung und die Produktion des Zielprodukts.
Aussichten für industrielle Anwendungen Impfstoffproduktion
Erfüllt die weltweite Nachfrage nach hochwertigen, kostengünstigen Impfstoffen, darunter Tollwut-, IPV- und aviäre-Influenza-Impfstoffe.
Rekombinante Proteinexpression
Besonders geeignet für hochwertige, von CHO-Zellen exprimierte rekombinante Proteine wie EPO.
Herstellung viraler Vektoren
Unterstützt die großtechnische Produktion von AAV, Adenoviren und anderen viralen Vektoren für Anwendungen in der Gentherapie.
Zelltherapie
Geeignet für die Expansion therapeutischer Zellen wie mesenchymaler Stammzellen (MSCs) und unterstützt Fortschritte in der Regenerativen Medizin.
Kontinuierliche Herstellung
Ermöglicht kontinuierliche Perfusionsprozesse, die die Produktivität und Produktqualität deutlich verbessern und gleichzeitig die Herstellungskosten senken.
