Tragbare Durchflussmessgeräte zur Dichtheitsprüfung von Bioreaktoren

Bioreaktoren stellen ein erhebliches Risiko für die biologische Sicherheit dar, insbesondere wenn sie zur Herstellung viraler Impfstoffe verwendet werden. Ein Leck in einem Bioreaktor kann über einen langen Zeitraum vorhanden sein, bevor es entdeckt wird, und so möglicherweise schädliche Viruslasten in den menschlichen Körper einbringen. Lecks können auch zu einer Kontamination des Produktionsbereichs führen und die Zellkultur beeinträchtigen. Lecktests sind daher von entscheidender Bedeutung, um die Sicherheit der Menschen und die Einhaltung der Chargenvorschriften zu gewährleisten.

Sowohl Einweg-Bioreaktoren aus Kunststoff als auch Mehrweg-Bioreaktoren aus Edelstahl müssen auf Dichtheit geprüft werden. Bei Einweg-Bioreaktoren wird durch die Dichtheitsprüfung sichergestellt, dass weder bei der Herstellung noch bei der Handhabung Löcher im Kunststoffbeutel des Bioreaktors entstanden sind: Diese Reaktoren sollten sowohl vom Hersteller als auch am Ort der Verwendung (nach Abschluss aller Handhabungs- und Installationsarbeiten, aber vor Beginn der Produktion) auf Dichtheit geprüft werden. Zusammengenommen gewährleisten diese Maßnahmen die Integrität des Bioreaktors und minimieren die Gesundheits- und Sicherheitsrisiken sowie die kostspieligen und zeitaufwändigen Verluste, die mit kompromittierten Produkten verbunden sind, erheblich.

Bioreaktoren aus Edelstahl müssen auf Dichtheit geprüft werden, um sicherzustellen, dass alle Dichtungen und Verbindungsstellen vollständig geschlossen sind. Die Bioreaktoren haben eine große Anzahl von Durchbrüchen und Einlässen für Geräte wie Gasleitungen, Rührer und Sensoren. Außerdem sind sie mit Ventilen, Klemmen und Dichtungen ausgestattet, die verschleißen und undicht werden können. Um sicherzustellen, dass der Reaktor vor der nächsten Charge frei von Leckagen ist, werden nach den Reinigungs- und Sterilisationszyklen Lecktests durchgeführt.

Traditionell führen die Hersteller von Einweg-Bioreaktoren Dichtheitsprüfungen mit Helium-Integritätstests. Diese Tests sind hochempfindlich und können Lecks bis zu 10 µm aufspüren. Da Bakterien und andere Verunreinigungen in der Regel keine Löcher von weniger als 15 µm durchdringen können, bestätigen Helium-Integritätstests, dass der Bioreaktor steril bleibt. Nach dem Test wird der Bioreaktor jedoch aus dem Testaufbau entfernt, verpackt, versandt und vom Endbenutzer installiert - all dies birgt das Risiko von Handhabungsschäden.

Point-of-Use Daher sind Dichtheitsprüfungen von entscheidender Bedeutung, und es können verschiedene Methoden angewandt werden. Bei Reaktoren für den einmaligen Gebrauch werden diese Tests durchgeführt, um sicherzustellen, dass der Beutel frei von Löchern ist. Bei Reaktoren aus rostfreiem Stahl für den mehrfachen Gebrauch stellen diese Tests die Integrität des Reaktors und verschiedener zusätzlicher Komponenten sicher, die anfällig für Beschädigungen oder Lecks sind.

Druckabfalltests sind am Point-of-Use üblich, da sie empfindlich genug sind, um größere Defekte zu erkennen, die durch unsachgemäße Handhabung entstehen. Diese Tests können vollständig automatisiert werden und verwenden nur Druckluft, so dass sie in Reinräumen einfach durchgeführt werden können, ohne dass Helium in eine sterile Umgebung eingeführt wird, in der es sonst nicht vorhanden wäre.

Blasentests mit Seifenwasser oder Swagelok Snoop sind einfach, aber oft ungenau und führen außerdem unnötige Materialien in den Reinraum ein.

Endlich, Massendurchflussmesser und/oder -regler kann zur Dichtheitsprüfung am Ort der Verwendung verwendet werden. Ein Massendurchflussregler kann verwendet werden, um einen gleichmäßigen Druckfluss in den Bioreaktor aufrechtzuerhalten, und ein Massendurchflussmesser kann verwendet werden, um etwaige Lecks zu erkennen und zu messen. Im Gegensatz zu den anderen erörterten Methoden entspricht die gemessene Durchflussrate genau der Leckrate des Reaktors. Diese Messwerte können zwar sehr empfindlich auf Temperatur- oder Druckschwankungen reagieren, doch ist dies in einer streng kontrollierten Reinraumumgebung wahrscheinlich kein Problem.

• Heliumtests sind hochempfindlich und können auch kleinste Lecks aufspüren, sollten aber nicht am Ort der Verwendung in Reinräumen durchgeführt werden, in denen sonst kein Helium vorhanden wäre. Außerdem sind Helium-Lecktests zeitaufwendig und teuer.
• Druckabfalltests sind einfach und leicht am Ort der Verwendung durchzuführen - aber sie sind weniger empfindlich und erfordern, dass der Bediener den Druckabfall während einer Stillstandszeit feststellt.
• Blasentests zeigen die genaue Position eines Lecks an - aber sind die am wenigsten empfindlich Methode, die nur die Lage größerer Lecks anzeigt und für Reinräume nicht empfohlen wird.
• Die Prüfung von Durchflussmessern und -reglern ist am schnellsten und kann am Ort der Verwendung in Reinräumen durchgeführt werden, verliert jedoch an Genauigkeit, wenn große Mengen geprüft werden, und unterliegt starken Umweltschwankungen. Durchflussmesser, die extrem hohe geringe Druckverluste sind in diesen Fällen wahrscheinlich am genauesten und stabilisieren sich am schnellsten.

Für alle oben genannten Methoden gibt es tragbare Versionen, mit denen sich sowohl Einweg- als auch Edelstahl-Bioreaktoren, die bereits in Reinräumen installiert sind, am einfachsten am Verwendungsort testen lassen.

Um Heliumtests an den Ort der Anwendung zu bringen, haben mehrere Unternehmen Folgendes entwickelt tragbare Lecktestgerätedie hochempfindlich und viel schneller als herkömmliche Helium-Integritätstests sind. Diese Geräte sind für den Einsatz an wahrscheinlichen oder vermuteten Leckstellen (z. B. Ventilen) vorgesehen, um die Größe und Lage der Lecks zu ermitteln.

Bei Druckabfalltests muss nur der Druckabfall über die Zeit gemessen werden, was sie von Natur aus tragbar macht. Ähnlich verhält es sich mit Blasentests, für die einfache Werkzeuge benötigt werden, die zwar nicht ideal für Reinräume sind, aber leicht zum Einsatzort transportiert werden können.

Schließlich sind batteriebetriebene, tragbare Massendurchflussgeräte ideal für Reinraum-Einstellungen. Sie können außerhalb eines Reinraums aufgeladen und untergebracht werden, dann abgewischt und nach drinnen gebracht werden und dann zur Dichtheitsprüfung von Einweg- oder Edelstahl-Bioreaktoren verwendet werden, um die Sicherheit des Menschen und die Produktintegrität zu gewährleisten.