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.

Traditionally, manufacturers of single‑use bioreactors perform leak tests using Helium-Integritätstests. These tests are highly sensitive, able to detect leaks down to 10 µm. As bacteria and other contaminants generally cannot penetrate holes smaller than 15 µm, helium integrity tests confirm that the bioreactor will remain sterile. However, after testing, the bioreactor is removed from the test setup, packaged, shipped, and installed by the end-user — all of which introduce the risk of handling damage.

Point‑of‑use leak tests therefore become critical, and various methods may be used. For single‑use reactors, these are done to ensure that the bag is free of holes; for multi‑use stainless steel reactors, these tests ensure the integrity of the reactor and various additional components that are prone to damage or leaks.

Pressure decay tests are common at point‑of‑use, as they are sensitive enough to detect the larger defects introduced by improper handling. These tests can be fully automated and use only compressed air, making them simple to perform in cleanrooms without introducing helium into a sterile environment where it would not otherwise be present.

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 can be used to leak test at point‑of‑use. A mass flow controller can be used to maintain steady pressure flow into the bioreactor, and a mass flow meter can be used to detect and measure any leaks. Unlike the other methods discussed, the flow rate measured is precisely equivalent to the leak rate of the reactor. While these readings can be highly sensitive to fluctuations in temperature or pressure, this is unlikely to be an issue in a highly controlled cleanroom environment.

• 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.

Finally, battery‑powered, portable mass flow devices are ideal for cleanroom settings. They can be charged and housed outside of a cleanroom, wiped down and brought inside, then used to leak test single‑use or stainless steel bioreactors to ensure human safety and product integrity.