Effiziente und nachhaltige Kultivierung von adhärenten Zellen mit CellScrew
Herausforderungen herkömmlicher adhärenter Zellkultursysteme
Einwegbehälter aus erdölbasierten Kunststoffen, wie T-Flaschen oder Mehrschalengefäße, sind die vorherrschenden Systeme für die adhärente Zellkultur. Der begrenzte Sauerstoff- und Nährstoffaustausch in diesen Systemen, die arbeitsintensiven Verfahren, die einen häufigen Medienwechsel erfordern, und die hohen Kohlenstoffemissionen bei der Herstellung von Kunststoffprodukten auf der Basis fossiler Brennstoffe sind jedoch große Nachteile der derzeitigen Systeme. Je nach Zellkultur und Produktionsmaßstab werden viele schwere, sperrige Gefäße verwendet. Diese bestehenden Systeme verringern die Effizienz in der Laborpraxis und beanspruchen viel wertvollen Laborplatz, was die Entwicklung und Produktion innovativer Therapien zwangsläufig verlangsamt.
Steigerung der Produktionseffizienz
Das Green Elephant CellScrew™ Zellkultursystem adressiert gleichzeitig die Herausforderungen an die Prozesseffizienz und die Umweltbelastung, die mit bestehenden adhärenten Zellkultursystemen verbunden sind, während es die Bedingungen für die Zellkultivierung in den Vordergrund stellt.
"Das neuartige Zellkulturgefäß kombiniert innovative Strukturen und Kunststoff auf Pflanzenbasis, um Zellkulturprozesse zu vereinfachen und die Umweltverträglichkeit zu erhöhen."
Die aus konzentrischen Zylindern bestehende Innengeometrie bietet eine außergewöhnlich große Wachstumsfläche für adhärente Zellen - die CellScrew™ 10K bietet eine Wachstumsfläche von 10.000 cm2 und wiegt nur etwa 850 g, d.h. eine CellScrew™ 10K kann 133 T-75-Flaschen oder 12 Rollenkolben ersetzen. Darüber hinaus ist die CellScrew™ ein kompaktes und einfach zu handhabendes System, das die manuelle Arbeit reduziert und die Produktionseffizienz verbessert.
Ideale Kultivierungsbedingungen für adhärente Zellen
Bei den vorherrschenden Gefäßen für adhärente Zellkulturen handelt es sich um statische Systeme, die einen gleichmäßigen Gas- und Nährstoffaustausch einschränken. Alternative Lösungen, bei denen Wippen oder Schüttler zum Einsatz kommen, beinhalten das Risiko, dass die Zellen hohen Scherkräften ausgesetzt werden. Die CellScrew™ ist mit archimedischen Schrauben ausgestattet, die das Medium durch die Flasche transportiert, wenn sie auf einem Flaschenroller gedreht wird. Als zusätzlicher Vorteil haben Experimente gezeigt, dass die Trypsinkonzentration bei gleichbleibender Ernteeffizienz um etwa 66 Prozent reduziert werden kann.
Ein Umweltvorteil
Die CellScrew™ wird mittels additiver Fertigung hergestellt, was die komplizierte innere Struktur ermöglicht. Dadurch wird weniger Material benötigt, um eine große Wachstumsfläche zu erreichen als bei herkömmlichen Zellkulturgefäßen. Sie wird aus umweltfreundlicher Polymilchsäure (PLA) hergestellt, einem Biokunststoff, der aus der Fermentation von Pflanzenstärke gewonnen wird. CellScrew™ setzt nur die Menge an CO2 frei, die zuvor in der Mais- oder Zuckerrohrpflanze, dem Ausgangsmaterial von PLA, gebunden war. Insgesamt bedeuten diese Vorteile, dass das Produkt die CO2-Emissionen im Vergleich zu herkömmlichen Zellkulturgefäßen auf Erdölbasis, die die gleiche Wachstumsfläche bieten, um bis zu 90 Prozent reduzieren kann. Abgesehen von seinen geringen CO2-Emissionen weist das Biopolymer weitere Vorteile auf, wie z. B. toxische Unbedenklichkeit und Biokompatibilität. Es ist gut erprobt und wird häufig in der Medizintechnik eingesetzt, einschließlich Implantaten und Gerüsten für die regenerative Medizin. Aufgrund dieser Eigenschaften und seiner Fähigkeit, die Oberfläche für das Zellwachstum und die Zelladhäsion leicht zu behandeln, eignet sich das Material für die Zellkultur. Experimente mit der PLA-Oberfläche haben gezeigt, dass sich das Wachstum und die Anhaftung verschiedener adhärenter Zelllinien im Vergleich zu Polystyrol-Oberflächen verbessert haben.
Vereinfachung der Maßstabsvergrößerung
Eine weitere Herausforderung bei der biopharmazeutischen Herstellung ist oft das Scale-up: Wie können Prozesse, die sich im Labor bewährt haben, effizient auf den Produktionsmaßstab übertragen werden? Alle diese Prozesse müssen sorgfältig kontrolliert, dokumentiert und eingehalten werden. Hier bietet CellScrew™ einen entscheidenden Vorteil: Es ist in allen Entwicklungsstadien anwendbar, und beim Übergang vom Labor- zum Produktionsmaßstab erfordern die CellScrew™-Prozesse nur geringe Anpassungen, während die Wachstumsbedingungen für die Zellen sehr ähnlich bleiben.
Zusammenfassung
Der Übergang zu nachhaltigeren, effizienteren Laborpraktiken wird sowohl die Entwicklung als auch die Produktion verändern und den Zugang zu wissenschaftlichen Innovationen erleichtern und sie erschwinglicher machen, während gleichzeitig der CO2-Fußabdruck der Life-Science-Industrie verringert wird.
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