Alfa Wassermann-Durchlauf-Ultrazentrifugen erfüllen alle Anforderungen der cGMP-Herstellung für virale Impfstoffe und virale Vektor-Gentherapieprodukte. Die Erfahrung von Alfa Wassermann aus über vierzig Jahren hat zur Entwicklung einer hoch entwickelten und robusten Ultrazentrifuge geführt, die 3000 Betriebsstunden pro Jahr ermöglicht.
Im Jahre 1967 wurde diese Technik von Electro Nucleonics Inc. (jetzt Alfa Wassermann) kommerziell verfügbar gemacht. Seitdem nutzen die weltweit führenden Pharmahersteller die KII-Ultrazentrifuge, um in großem Umfang reinen Influenza-Impfstoff sowie Meningitis, Tollwut, Hepatitis B und andere Impfstoffe herzustellen.
Antriebstechnologie
Alfa Wassermann liefert sowohl den traditionellen Air Drive als auch einen Elektromotor, um die Antriebskraft zum Drehen des Rotors in der Rotorkammer bereitzustellen.
Der Air Drive wird traditionell in Prozessen mit hohem Nutzungsgrad eingesetzt, bei denen Robustheit und Langlebigkeit gefragt sind.
Der Elektromotor „E-Drive“ wurde für die eigenständige Benutzung entwickelt und benötigt nur eine Stromversorgung. Die Geräuschemissionen des e-drive KII sind sehr gering und daher für den Laborgebrauch geeignet.
Systemkontrolle
Eine SPS- oder PC-basierte Steuerung führt die proprietäre AWST-Steuerschnittstellen-Software für die Konsole aus. Kritische Schmier- und Drehzahlregelsysteme sind mit Alarmen ausgestattet, die das Produkt und die Maschine vor Schäden schützen.
Steuerschnittstelle
Ein übersichtliches Windows-basiertes HMI ermöglicht eine einfache Benutzerinteraktion. Die Dateneingabe erfolgt über Tastatur und Touchscreen. Optische und akustische Alarme auf dem Bildschirm ermöglichen den unbeaufsichtigten Betrieb.
Überwachung von:
- Geschwindigkeit
- Vakuum
- Schmierfluss
- Kühlmittelfluss
- Schmierstufe
- Kühlmittel-Stand
- Kühlschrank
- Temperatur Rotor
- Temperaturüberwachung
- Operationen:
- Benutzeridentifikation
- Passwort
- Batch-ID
- Rotor-ID
- Batch-Zeit
- Systemlaufzeit
- Rotorlaufzeit
Datenüberwachung
Die fortlaufende Datenüberwachung einer benannten Batch-Datei während des Laufs kann auf dem Bildschirm überprüft und im System gespeichert werden, bevor sie an einen entfernten Standort übertragen wird. Durch die benutzerkonfigurierbare Protokollierung können nur prozesskritische Parameter überwacht werden. Chargendaten können an eine Prozesssteuerungseinheit übertragen oder an einen entfernten Drucker gesendet werden.
Validierung
Das System ist vollständig für den Einsatz in cGMP-Herstellungsprozessen validiert und für Impfstoffhersteller die erste Wahl. Die Steuerkonsole regelt und steuert alle erforderlichen Prozesskomponenten, Sicherheitsfunktionen ermöglichen einen unbeaufsichtigten Betrieb, Passwortsicherheit ermöglicht die Einhaltung von 21 CFR Teil 11 und GAMP.
Sale-Up und Scale-Down von Prozessen
Dichte-Gradiente Ultrazentrifugation ermöglicht Konzentration und Reinigung in einem einzigen Schritt, reduziert die Gesamtzahl der Prozessschritte und Prozesszeiten und erhöht somit die Gesamtausbeute und die Produktionskapazität. Die Auswahl aus einer Reihe linear skalierbarer Rotorkerne ermöglicht das Vergrößern und Verkleinern der Prozessparameter. Die linearen K3-Kerne behalten den gleichen Separationsweg bei, unterscheiden sich jedoch im Rotorvolumen, wodurch die gleiche Prozessreinigung sowohl im Produktionsmaßstab als auch im Pilotmaßstab erreicht werden kann.
Um die Reinigung mit der Ultrazentrifuge zu beginnen, kann geklärtes Erntematerial direkt verarbeitet werden, ohne dass Konzentration oder Pufferaustausch erforderlich sind. Die Massenernte kann ohne Klärung mit der integrierten Vorkammer der K6-Rotoreinheit bearbeitet werden.
Der einfache Flüssigkeitsweg des Ultrazentrifugenrotors schafft eine Umgebung mit niedriger Scherung, die dazu beiträgt, die Lebensfähigkeit von Viruspartikeln während der Weiterverarbeitung zu erhalten. Die Verwendung von Saccharose als Dichtegradienten-Matrix ist weit verbreitet und kostengünstig für die Virus-ähnliche Partikelreinigung und kann bei der nachfolgenden Verarbeitung leicht entfernt werden.
KII Rotor Spezifikation
Die Rotorbaugruppe besteht aus einer röhrenförmigen Trommel und zwei Endkappen aus Titanlegierung. Diese bilden das Gehäuse der Rotoranordnung und enthalten den Rotorkern. Diese Baugruppe bildet die sechs Strömungskanäle, durch welche das Prozessmaterial während des Betriebs fließt.
- Maximalgeschwindigkeit und Zentrifugalkraft: 40 500 U/min, 121 200 xg
- Durchflussbereich: 0 l/Std (Charge) bis 60 l/Std
- Prozessvolumen: 5 l bis 200 l Durchlauf
| Rotortyp |
Anwendung |
Parameter |
Kapazität mit Kern, l |
Dimensionen |
 |
Zur Trennung mit isopyknischen Banding-Techniken mit Viruspartikeln, virusähnlichen Partikeln oder Nanokugeln. Die Grundlage der Trennung ist der Unterschied in der Auftriebsdichte der zu trennenden Teilchen.
|
Bei 40 500 U/min:
Rmax: 121 200xg
Rmin: 100 000xg
|
3.2 |
Diameter:
Max:130 mm / 5.2”
Min: 110 mm / 4.3”
Pfadlänge: 11 mm / 0.45”
|
 |
Zur Trennung mit Rate-Zonen-Techniken. Die Trennung basiert auf den Sedimentationsraten des Materials, das getrennt wird. Die sequenzzonale und isopyknische Banding-Zentrifugation ermöglicht es, eine zweidimensionale Trennung, basierend sowohl auf der Teilchengröße als auch auf der Teilchendichte, vorzunehmen.
|
Bei 40 500 U/min:
Rmax: 121 200xg
Rmin: 38 500xg
|
8.4 |
Diameter:
Max: 130 mm / 5.2”
Min: 42 mm / 1.6”
Pfadlänge:45 mm / 1.7”
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 |
Zur Trennung mit isopyknischen Banding-Techniken mit Viruspartikeln, virusähnlichen Partikeln oder Nanokugeln. Ein integrierter Vorklärerermöglicht das anfängliche Einfangen schwerer Partikel, wie ganze Zellen oder Zelltrümmer, und ersetzt einen Vorklärungsschritt. |
Bei 40 500 U/min:
Rmax: 121 200xg
Rmin: 100 000xg
Vorklärer:
Rmax: 53 900xg
Rmin: 49 000xg
|
3.2
Vorklärer: 0.17
|
Diameter:
Max: 130 mm / 5.2”
Min: 110 mm / 4.3”
Pfadlänge:11 mm / 0.45”
Vorklärer: Diameter:
Max: 58 mm / 2.3”
Min: 23 mm / 0.94”
|
 |
Trennung großer Feststoffmengen durch isopyknische Banding-Techniken.
Die Grundlage bei der Trennung ist der Unterschied in der Auftriebsdichte der zu trennenden Teilchen. |
Bei 40 500 U/min:
Rmax: 121 200xg
Rmin: 38 500xg
|
8.0 |
Diameter:
Max: 130 mm / 5.2”
Min: 53 mm / 2.1”
Pfadlänge: 39mm/1.5”
|
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Trennung von niedermolekularen subzellulären Komponenten.
Ein sehr kurzer Sedimentationspfad ermöglicht die Abscheidung extrem kleiner Partikel. |
Bei 40 500 U/min:
Rmax: 121 200xg
Rmin: 121 100xg
|
0.38 |
Diameter:
Max: 130 mm / 5.2”
Min: 129.5 mm / 5.2”
Pfadlänge:0.5 mm / 0.02”
|
Anwendungen
Das Ultrazentrifugationsverfahren verwendet typischerweise eine Durchlauf-Ultrazentrifuge mit Dichtegradient zur Reinigung und Konzentration von Viruspartikeln. Die nachstehende Tabelle beschreibt die allgemeinen Bedingungen für die Trennung und Reinigung einer Reihe von Virusprodukten.
|
Influenza Impfstoff |
Tollwut Impfstoff |
Hepatitis B Impfstoff |
Adenovirus Vektor |
| System |
KII |
KII |
KII |
pKII |
| Rotor |
K3 3,2 l |
K3 3,2 l |
K5 8,4 l |
PK3 1,6 l |
| Durchflussrate |
20 l/Std |
16 l/Std |
Batch-Betrieb |
10 l/Std |
| Gradient |
0-55% (w/w) Saccharose |
0-65% (w/w) Saccharose |
0-55% (w/w) Saccharose |
0-40% (w/w) Nycodenz |
| Volumen |
150 l |
40 l |
5 l |
20 l |
| Erfassung |
95% |
95% |
100% |
95% |
| Verwertung |
70% |
90% |
80% |
70% |
| Reinigungsfaktor |
x 50 |
x 90 |
x 10 |
x 20 |
Zonale Dichtegradienten-Neuorientierung
Gradientenmaterialien werden geladen, während der Rotor stillsteht, die Strömung wird angehalten und ein linearer Dichtegradient wird gebildet, während der Rotor auf eine eingestellte Geschwindigkeit beschleunigt. Nach einer Umorientierungsphase geht der Gradient im Rotor von der Horizontalen in die Vertikale über. Nachdem dieser Übergang erfolgt ist, kann der Rotor im Durchlaufbetrieb auf die eingestellte Geschwindigkeit beschleunigt werden.

| Schritt |
Prozess |
| 1 |
Der Dichtegradient wird im Ruhezustand in den Rotor geladen. |
| 2 |
Wenn der Motor allmählich beschleunigt wird, orientiert sich der Gradient vertikal entlang der Außenwand der Rotoreinheit. |
| 3 |
Sobald die Betriebsdrehzahl erreicht ist, wird die Probenflüssigkeit kontinuierlich in den Rotor gepumpt. |
| 4 |
Die Probenteilchen sedimentieren radial in den Gradienten zunehmender Dichte. Sie binden schließlich (isopyknisch) in zylindrischen Zonen, in denen die Gradientendichte der Auftriebsdichte eines Teilchens entspricht. |
| 5 |
Am Ende des Laufs wird der Rotor zum Stillstand gebracht. |
| 6 |
Der Gradient richtet sich wieder an die ursprüngliche Position aus, ohne die Partikel-Bände zu stören. |
| 7 |
Die gebänderten Partikel können jetzt entladen werden. Fraktionen werden unter Verwendung von Luft- oder Wasserdruck und einer Pumpe zur Steuerung des Flusses gesammelt. |
Technische Angaben zum System
| Parameter |
siehe Spezifikation |
| Rotormaterial |
Titanlegierung |
| Kernmaterial |
Noryl®, PEEK oder Titanium |
| Antriebstechnologie |
Elektromotor oder Air Drive |
| Prozess-Durchflussraten & Druck |
Bis zu 60 l/Std und 1 Bar max. |
| Processtemperaturen |
4 bis 30°C +/- 2°C |
| Processvolumen |
200 Liter pro Lauf |
| Maximalgeschwindigkeit |
40 500 U/min +/- 100 U/min |
| Maximal-Zentrifugalkraft |
121 200 xg |
| Prozessanschlüsse |
3A Sanitäranschlüsse |
| Material (medienberührte Teile) |
316LSS, Titanium, Noryl®, Te on, 440C SS |
| Dichtungen |
USP Klasse VI |
| Schmiermittel |
WFI & Pharmazeutisches H1 Hydrauliköl |
| Geräuschemissionen |
CE-konform; geeignet für den Einsatz in Laborumgebungen |
| Bedienfeld-Spezifikationen |
IP65 HMI mit Touchscreen zum Zugang; virtuelle Steuerelemente, LED-Alarme, Bildschirmanzeigen und Trendanzeige. Die Anzeigeeinheiten sind konfigurierbar. |
| Interface-Sprache |
English, Französisch, Deutsch, Italienisch, Spanisch |
| Einhaltung gesetzlicher Auflagen |
21 CFR Teil 11, GAMP, cGMP |
| Einhaltung Produktionsauflagen |
CE, ISO 13485 Registrierte Gesellschaft |
| Rotor Handhabung |
Systemintegrierter Lift- und Rotorwagen zur Lagerung |
| Garantie |
System 1 Jahr inkl. Rotor |