Weniger Durchflusskontrollen für mehr Redundanz in Bioreaktorsystemen

Weniger Durchflusskontrollen für mehr Redundanz in Bioreaktorsystemen

Wenn die Betriebszeit entscheidend ist, kann Redundanz in Systeme eingebaut werden, um die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zu erhöhen. Redundanz in Bioreaktorsystemen bedeutet mehr ununterbrochene Stunden, die der Entwicklung und Produktion von Biologika gewidmet sind; und wenn unvermeidlich Probleme auftreten, sind redundante Systeme in der Lage, diese mit minimaler Unterbrechung des Prozesses und ohne Risiko für die Systemintegrität oder die Einhaltung von Vorschriften zu kompensieren.

Oft erhöht der Einbau von Redundanzen in ein System die Gesamtkosten des Systems. Bei Bioreaktorsystemen kann der Einbau redundanter Massenflussgeräte jedoch die Systemkosten sowohl für Benchtop-Systeme als auch für Anlagen im Pilot- und Produktionsmaßstab tatsächlich senken.

Redundanz erhöht die Flexibilität für die Benchtop-Forschung

Die Benchtop-Forschung ist von Natur aus viel preissensibler als die Produktion in großem Maßstab, da Pharmaunternehmen bei Biologika, die noch nicht für den Masseneinsatz qualifiziert, getestet und zugelassen sind, vorsichtig sind. Kleine Anlagen sind daher oft durch Budget und Platz begrenzt, so dass flexible Geräte, die mehrere Zwecke erfüllen können, für Forschungszwecke von großem Vorteil sind.

Stellen Sie sich einen Tisch-Bioreaktor vor, in dem abwechselnd Sauerstoff und Luft strömen, wobei auch Kohlendioxid und Stickstoff fließen können. Ein herkömmlicher Aufbau erfordert mindestens vier Massendurchflussregler: einen für jedes Gas und zusätzliche Regler, wenn die Durchflussraten stark variieren.

Stellen Sie sich stattdessen einen einzigen, flexiblen Massendurchflussregler vor, der zwischen den Durchflüssen aller Gase, einzeln oder in Kombination, umschalten kann, ohne dass eine Neukalibrierung erforderlich ist. Wenn dieses Gerät auch über einen großen Bereich von Durchflussraten arbeitet (hohes Turndown-Verhältnis), kann es allein die präzisen Durchflüsse liefern, die für ein kontrolliertes Kulturwachstum erforderlich sind.

Flexible Durchflussregler sind auch sehr vorteilhaft in Laboreinrichtungen, in denen mehrere Reaktoren gleichzeitig arbeiten, von denen vielleicht jeder eine eigene Zelllinie zum Testen züchtet. Herkömmliche Aufbauten erfordern eine große Anzahl von Durchflussreglern – mindestens einen für jedes Gas, das in jeden Reaktor fließt. Flexible Massendurchflussregler hingegen können je nach Bedarf zwischen den Reaktoren umgeschaltet werden, um Gase zuzuführen.

Der Einsatz flexibler Steuerungen kann unschätzbare Vorteile in Bezug auf Geld und Platz bieten. In diesem Fall umfassen die Vorteile eine bis zu vierfache Kosteneinsparung bei der Massendurchflussausrüstung und wertvollen Platz auf dem Prüfstand aufgrund der deutlich kleineren Stellfläche des Bioreaktors.

Redundanz ermöglicht Konsolidierung im Pilot- und Produktionsmaßstab

In größeren Systemen können flexible Durchflussregler es den Systementwicklern ermöglichen, die Anzahl der Durchflussleitungen zu minimieren und gleichzeitig den erforderlichen Ersatzteilbestand erheblich zu reduzieren. Dies macht das System sowohl einfacher einzurichten als auch wartungsfreundlicher, verringert das Fehlerpotenzial und erhöht die verfügbare Betriebszeit des Systems.

Erreicht wird dies durch den Einsatz von Massendurchflussreglern mit hohem Turndown-Verhältnis. Traditionell wären separate Durchflussregler erforderlich, um die für die verschiedenen Stadien des Stoffwechselwachstums erforderlichen niedrigen und hohen Durchflüsse zu steuern. Im Gegensatz dazu kann ein einziger Massendurchflussregler mit einem großen Betriebsbereich sowohl den niedrigen als auch den hohen Durchfluss regeln.

A diagram of flow paths, showing three gases (CO2, O2, and air) flowing through 5 flow controllers, where O2 and air need two controllers apiece to accomodate both high flow (up to 100 SLPM) and low flow (up to 35 SLPM).

Die ursprünglichen Fließwege erforderten getrennte Zähler für niedrige und hohe Durchflüsse.

A diagram of flow paths, showing three gases (CO2, O2, and air) flowing through three flow controllers with high turndown ratios, which is simpler than requiring more devices with a narrower flow range.

Vereinfachter Durchflussweg mit flexiblen Durchflussmessern mit hohem Turndown-Verhältnis zur Verwendung eines einzigen Durchflussmessers für eine größere Bandbreite von Durchflüssen.

Weniger Geräte bedeuten auch weniger potenzielle Fehlerquellen. Und wenn eine Wartung erforderlich ist oder eine Störung auftritt, kann ein Ersatz-Massendurchflussregler an beliebiger Stelle im System eingesetzt werden, ohne dass eine Neukonfiguration erforderlich ist. Redundanz in Bioreaktorreglern schafft daher Vielseitigkeit durch die Kombination von hohem Turndown und der Fähigkeit, mehrere Gase ohne Neukalibrierung durchfließen zu lassen – und dient der Maximierung der Systembetriebszeit bei möglichst geringen Kosten.