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Single Use BioreactorTRANSCRIPT
SINGLE
USEPROJETOS E BIORREATORES
André Rederd // Carolina Rigoni Universidade Positivo
Curitiba - 2016
Biorreatores Single Use Aplicações Vantagens Desvantagens Ti pos/Configurações Modelagem Escalonamento Complemento Referências
SUMÁRIO
SINGLE
USEBiorreatores
Biorreator de uso único ou descartáveis;
Estudado desde 1990;
Recipiente em contato com a célula será de plástico
descartável;
O saco é encontrado em uma estrutura permanente;
SUB
Geralmente por folhas plástica de 3 camadas.
1a camada = Tereftalato de polietileno ou LDPE (estabilidade mecânica); 2a camada = PVA ou PVC (barreira de gás); 3a = PVA ou PP (contato).
Para aplicações médicas os materiais de uso único que contactam o produtos devem ser autorizados por autoridades medicas responsáveis.
Composição
Desafio - Sistema fechado e pré-esterilizado;
Sensores devem ser colocados dentro do saco durante a
fabricação;
Os sacos são pré-configurados com métodos de medidas
não invasivos;
Exemplo - medidor de pH, membrana protegendo um
corante sensível ao pH.
Medição e Controle
APLICAÇÕES
Produção de vacinas animal;
Processo produtivo d e a n t i c o r p o s monoclonais (MAbs);
P r o t e í n a s recombinantes;
Células tronco;
Vírus.
Cultura celular;
VANTAGENS
Design padrão ou customizado; Curto prazo para entrega; Reduz exigências de limpeza e esterilização; Não necessita de CIP; Não necessita de muito espaço para instalação; Baixo custo de energia; Permite troca e paradas rápidas; Processos simplificados; Baixo custo de manutenção; Baixo risco de contaminação; Baixa mão de obra; Operadores não necessitam de conhecimento específico; Baixo risco para o operador.
DESVANTAGENS
Tecnologia relativamente nova;
Dependência do fornecedor de bolsas;
As bolsas são caras;
Necessitam de controle de estoque e fornecimento;
Alto risco de vazamento durante cultura;
Sensores ópticos nem sempre garantem precisão;
Geometria da bolsa e design de impelidor pode influenciar
no processo;
Volumes limitados; (≤2000 L).
Devido a quantidade de material descartado;
Mesmo a parte principal sendo continuamente utilizada, os
sacos e sensores são descartados;
Sacos e componentes são feitos principalmente de
derivados de petróleo.
Aspectos Ambientais
TIPOS CONFIGURAÇÕES
Por agitação : 4 tipos.
“Kuhner Shaker” ou Agitação orbital;
PBS Air ou flutuabilidade rotacional;
5 a 200 L
100 a 1000 L
“Balanço”;
Pequenos volumes;
50 mL a 20 L
STR;
Micro Biorreator : Cultura celular; 10 - 15 mL; 24 - 48 vasos; Selecção de linhas de células; Estratégias de alimentação; Otimização de processos; ambr® 15 cell culture.
Micro Biorreator : Fermentação; 10 - 15 mL; 24 vasos; Seleção de estirpes; Desenvolvimento do processo; ambr® 15 fermentation.
Sistema em paralelo: Cultura celular e fermentação; 100 - 250 mL; 12 - 24 vasos; ambr® 250.
Tanque agitado; 0,6 - 2L; Pronto para uso; Linhagens celulares em suspensão de insetos,mamíferos e humanas; Células-tronco; Células aderentes; UniVessel®.
Grande escala; 50 - 2000 L; BIOSTAT® STR.
Crescimento celular; 100 mL - 100 L; Sistema de controle (PH, oxigênio dissolvido, temperatura e agitação); Ondas - Agitação e mistura suave; BIOSTAT®.
Celular vegetal, animal e microbiana; 0,05 mL - 2500 L; Pesquisa, desenvolvimento de processo ou de produção; SB10-X®.
O movimento orbital garante a mistura eficaz do líquido; Permite altas taxas de transferência oxigênio com baixas forças de cisalhamento; Redução do estresse mecânico sobre as células; Quase nenhuma formação de espuma.
PBS3AIR® Converte a flutuação de bolhas de ar em energia rotacional; Controles de vazão de gás, agitação de velocidade; Controle independente de pH, DO, e agitação através sparger principal; Microsparger com o tamanho personalizável poros para altas taxas de transferência de massa; Remoção eficiente CO2; Ótimo para processos de cultura de celular de alta densidade.
PBS3MAG® Acoplamento magnético entre a roda e unidade de controle de velocidade de agitação; Elimina a necessidade de agentes de formação de espuma anti ou protetores de cisalhamento; Permite para volumes de trabalho mais baixos; Sistema de aquecimento secundário opcional; Ideal para agregados de células sensíveis a cultura de cisalhamento.
Tubulação;
Conectores;
Transferência de fluido;
Suporte filtros;
Componentes
Sensores;
Sparger;
Recipiente 50, 100, 200 L;
Recipiente 100, 200, 1000 L;Pequenos volumes;
Cabide mãos;
Suporte;Jaqueta;
Sistema de misturas;
MODELAGEM
1) Maior qualidade e menor custo dos sacos descartáveis;
2)Sensores e sondas com análise de alta qualidade em
tempo real;
3)Reciclagem.
Desafios
Risco Financeiro Risco Biossegurança
MUB SUB
Já usava MUBS ?
Primeira vez que usa SUB ?
Experiência e conhecimento em execução do processo.
Start Up SUBS
Montagem; Tempo de processamento;
Sensores;
Manuseio de equipamentos.
{Instalações rápidas e fáceis; Energia elétrica, água e gás para o sistema.
Reduzem o risco de contaminação e tempo de
preparo de recipiente;
Diferentes maneiras : Conexões asséptica não são
automatizadas.
Número de portas (n); Taxa de vazão; Mistura de gases (% de O2 , CO2 , N2); Nível (altura de fluído na bolsa); Propriedades geométricas (A, B, C, etc).
Construção da bolsa (materiais): - Abordar critérios como pressão,
tamanho, temperatura; - Complexidade do sistema; - Riscos de contaminação - Transporte, controle; - Ajuste dos componentes.
Tipo da Agitação
Característica material
ESCALONAMENTO
Componentes SUB Junção Sistema SUB
RESINA FILME BOLSA COMPONENTES JUNÇÃO ESTERELIZAÇÃO
Instalação
Instalação
COMPLEMENTO
Descontaminação e limpeza
Tecnologia SUB em todas as etapas do processo.
Combustível para fornos de cimenteira
Biofármacos
Flexibilidade
Economia da água
COMPARAÇÃO DE CICLO DE VIDA COM UM BIORREATOR CONVENCIONAL
Gasta 30 % menos de energia elétrica para sua produção;
62% a menos de energia para produção do sistema;
87% menos de água e 95% menos de detergente na sua limpeza.
Single-use Biostat® Benchtop
Thermo Scientific Single-Use Bioreactor
Single-use Pneumatic Bioreactor System
REFERÊNCIAS
1. Meissner. Disponível em : <https://www.meissner.com/products/onetouch.shtml>. Acesso: em 7 de junho de 2016. 2. Satrorius. Disponível em : <https://www.sartorius.com/en/products/laboratory/bioreactors-fermentors/single-use-
bioreactors/>. Acesso: em 7 de junho de 2016. 3. <http://microsite.sartorius.com/single-use-technology/products/flexact.html>. Acesso: em 7 de junho de 2016. 4. Sartorius. Disponível em : <http://erweka-rus.ru/sartorius/bioreaktory-i-fermentery/sartorius-biostat%C2%AE-
b.html>. Acesso: em 7 de junho de 2016. 5. Merckmillipore. Disponível em : <http://www.merckmillipore.com/INTERSHOP/web/WFS/Merck-BR-Site/pt_BR/-/
B R L / V i e w P a r a m e t r i c S e a r c h - P r o d u c t P a g i n g ?Pa g e N u m b e r = 1 & Pa g e S i z e = 1 0 & S o r t i n g A t t r i b u t e = & Tr a c k i n g S e a r c h Ty p e = fi l t e r & S e a r c h Te r m = s i n g l e+use&SelectedSearchResult=SFProductSearch&SearchContextPageletUUID=&SearchParameter=%26%40QueryTerm%3Dsingle%2Buse%26channels%3DBR_or_GLOBAL%26MERCK_FF.defaultSimilarity%3D9000>. Acesso: em 7 de junho de 2016.
6. BioLonza. Disponível em : <http://bio.lonza.com/uploads/tx_mwaxmarketingmaterial/Lonza_WhitePapers_Meeting_Lot-Size_Challenges_of_Manufacturing_Adherent_Cells_for_Therapy.pdf>. Acesso: em 7 de junho de 2016.
7. Lobov. Disponível em : <http://www.lobov.com.br/catalogos/representadas/applikon/Applikon.pdf>. Acesso: em 7 de junho de 2016.
8. Eppendorf. Disponível em : <https://onl ine-shop.eppendorf.com.br/BR-pt/Equipamentos-para-Bioprocesso-44559.html#goto-tubos-WebPSub-66270>. Acesso: em 7 de junho de 2016.
9. Sartorius. Disponível em : <https://www.sartorius.com/pt/produtos/bioprocesso/bolsas-de-bioprocesso-de-utilizacao-unica/>. Acesso: em 7 de junho de 2016.
10. S a r t o r i u s . D i s p o n í v e l e m : < h t t p s : / / w w w . s a r t o r i u s . c o m / fi l e a d m i n / m e d i a / g l o b a l / c o m p a n y /2015_10_article_technical_press_pharma_tech_comparacao_entre_o_uso_de_biorreatores.pdf>. Acesso: em 7 de junho de 2016.
11. Kuhnerlife. Disponível em : <http://kuhnerlife.com/kuhnerblog/kuhnerblog/2016/01/29/poster-presentation-single-use-bioreactor-sb10-x-for-cell-culture-scale-up-and-bulk-protein-production> Acesso: em 13 de junho de 2016.