Beschichtungsanlage mit separater Verpackungseinheit

Auf­takt ein­er gemein­samen Erfol­gs­geschichte: Wach­s­tum sowie der geplante Ersatz beste­hen­der Anla­gen führten die Diag­nos­tik-Experten von R‑Biopharm und Opti­ma Life Sci­ence erst­mals im Jahr 2012 zusam­men. Auf eine erste Immu Coat Beschich­tungsan­lage mit sep­a­rater Ver­pack­ung­sein­heit für Mikrotiter­plat­ten fol­gte 2018 eine zweite Beschich­tungsan­lage, die im Fol­gen­den vorgestellt wird. Dabei zeigt sich, dass die Qual­ität von Diag­nos­tik­tests und die des Maschi­nen­baus eng ver­woben sind.

R‑Biopharm zählt zu den wach­s­tumsstärk­sten deutschen und auch inter­na­tionalen Anbi­etern von Diag­nos­tik­tests. Das Unternehmen wurde 1988 gegrün­det und ist heute mit zahlre­ichen Nieder­las­sun­gen und einem Dis­trib­u­toren­net­zw­erk weltweit vertreten. Wach­s­tum ist dabei nicht alles. Das vielfach aus­geze­ich­nete Unternehmen lebt zudem eine beson­dere Unternehmen­skul­tur, die auf Ver­trauen basiert und den Mitar­beit­ern viel Freiraum für eigene Ideen lässt.

Im Jahr 2012 investierte R‑Biopharm erst­mals in eine Beschich­tungsan­lage sowie in eine Ver­pack­ung­sein­heit von Opti­ma Life Sci­ence. Auch der zweit­en Beschich­tungsan­lage ging eine inten­sive Beratungsphase voraus, während der die Bedürfnisse von R‑Biopharm und die Anla­gen­tech­nik im Detail aufeinan­der abges­timmt wur­den. Im August 2017 erfol­gte die Auf­tragsver­gabe, im August 2018 der FAT. Nach drei weit­eren Wochen waren die Anlage qual­i­fiziert, der SAT am Stan­dort Darm­stadt abgeschlossen und Mitar­beit­er von R‑Biopharm bere­its geschult.

Aktuell sind es rund 360 Rezepte für 120 Elisa-Testk­its, die R‑Biopharm mit der Immu Coat Anlage nutzt. „Die Pro­duk­te kom­men aus den Bere­ichen der klin­is­chen Diag­nos­tik, jedoch auch der Lebens­mit­tel- und der Fut­ter­mit­te­l­an­a­lytik“, präzisiert Sofia Con­stan­ti­nides, die stel­lvertre­tende Labor­lei­t­erin bei R‑Biopharm ist und den Bere­ich der Beschich­tung von Mikrotiter­plat­ten ver­ant­wortet. Die real­isierte Anlage beste­ht aus zwei miteinan­der gekop­pel­ten Basis­sta­tio­nen des mod­u­laren Immu Coat Sys­tems von Opti­ma Life Sci­ence. Jede Sta­tion kann max­i­mal zwölf Funk­tion­s­mod­ule aufnehmen. Die Anlage ist tech­nisch wie optisch aus einem Guss und wird über ein zen­trales HMI bedient.

Nicht immer nur der Reihe nach

Eine Beson­der­heit beim Her­stellen von Diag­nos­tik­tests ist die Abfolge der Ver­ar­beitung, die nur sel­ten kon­tinuier­lich Sta­tion für Sta­tion ver­läuft. Im Rah­men von mehrstu­fi­gen und häu­fig auch mehrtägi­gen Batch-Prozessen wer­den mit den Testk­its ver­schiedene Posi­tio­nen in der Anlage ange­fahren und dabei manche über­sprun­gen – je nach Erforder­nis eines Diag­nos­tikpro­duk­ts und selb­stver­ständlich nach definiertem Ablauf, der in den Pro­duk­trezep­turen hin­ter­legt und gespe­ichert ist.

Die Anlage beste­ht aus fol­gen­den Mod­ulen und Funk­tio­nen: Den Auf­takt bildet das Abstapeln der Mikrotiter­plat­ten mit ihren 96 Kav­itäten, dann ein Ein­press­mod­ul, um die nicht immer kor­rekt sitzen­den 8er-Ein­sätze per­fekt zu fix­ieren, gefol­gt von ein­er elek­tro­sta­tis­chen Ent­ladung sowie die Bedruck­ung. Die Ent­ladung sorgt dafür, dass der Inkjet­druck­er immer ein sauberes Druck­bild des Data­ma­trix-Codes auf den Plat­ten­rah­men erzeugt. Nun fol­gen in der Anord­nung der Mas­chine abwech­sel­nd je vier Absaugsta­tio­nen und vier Dosier­sta­tio­nen, die jew­eils die 96 Kav­itäten eines Testk­its in einem Arbeits­gang „bear­beit­en“ können.

Näch­ste Sta­tion ist ein 3x8-Sin­gle-Chan­nel-Dosier­mod­ul. Alter­na­tiv kann in der Immu Coat ein weit­eres Dosier­sys­tem ange­fahren wer­den, das von R‑Biopharm selb­st stammt. Dieses ist darauf spezial­isiert, 96 ver­schiedene Flüs­sigkeit­en in die Mikrotiter­plat­ten zu dosieren, was beispiel­sweise für Allergi­etests erforder­lich sein kann. Das Sys­tem mit Pumpe, Dosierkopf und Soft­ware wurde von Opti­ma Life Sci­ence in das Immu Coat Sys­tem – ein­schließlich Steuerung und Bedi­enung über das HMI – integriert.

Darüber hin­aus sind in der Immu Coat Anlage zwei Füll­stand­kon­trollein­heit­en statt nur ein­er instal­liert. Bei­de prüfen je eine Hälfte ein­er Mikrotiter­plat­te; auf diese Weise wird die Messzeit hal­biert. Eine Fin­ish­ing-Absaugsta­tion schließt sich an. Für Kon­trol­lzwecke sowie für fehler­hafte Testk­its ste­hen je ein Stapelmod­ul zur manuellen Ent­nahme zur Ver­fü­gung. Über einen Stack­ing-Con­vey­or ver­lassen die Mikrotiter­plat­ten schließlich die Anlage.

In einem typ­is­chen Ablauf kann es beispiel­sweise vorkom­men, dass ein Diag­nos­tik­test nach dem ersten Dosieren der Anti­gene und weit­eren Prozesss­chrit­ten über Nacht bei R‑Biopharm in speziell kli­ma­tisierten Räu­men inku­biert wird. Am Fol­ge­tag wer­den die Mikrotiter­plat­ten dieses Batch­es erneut über die Abstapelein­heit in die Immu Coat Anlage gegeben. Nun ist es notwendig, die Beschich­tungslö­sung abzusaugen und dann mehrfach eine Waschlö­sung abwech­sel­nd zu dosieren und abzusaugen, was auf dem vorderen Teil der Anlage geschieht. Erst dann wird eine Block­ier­lö­sung dosiert, um die empfind­lichen Anti­gene in den Kav­itäten zu sta­bil­isieren. Danach wer­den die Mikrotiter­plat­ten erneut aus­geschleust und für eine bes­timmte (meist kürzere) Zeit inku­biert. Nach dem erneuten Ein­brin­gen in die Anlage fol­gt das Fin­ish­ing mit ein­er weit­eren Absaugsta­tion, die darauf spezial­isiert ist, die Block­ier­lö­sung auf ein sehr geringes Restvol­u­men pro Well abzusaugen.

Die Plat­ten wer­den nun final aus­geschleust, in einem speziellen Raum getrock­net und abschließend auf ein­er Opti­ma Anlage in Vier­rand­siegel­beu­tel ver­packt – die dritte Anlage, die R‑Biopharm bei Opti­ma Life Sci­ence in dieser gemein­samen Erfol­gs­geschichte geordert hat. Die Ver­pack­ungsan­lage wurde bere­its 2012 zusam­men mit der ersten Beschich­tungsan­lage in Betrieb genommen.

Maschinenbau bestimmt Qualität der Testkits mit

Die Qual­ität der Elisa-Testk­its ste­ht im Zen­trum, und darauf hat nicht zulet­zt der Maschi­nen­bau erhe­blichen Ein­fluss. Eine entschei­dende Frage ist, mit welch­er Genauigkeit die ver­schiede­nen Flüs­sigkeit­en von der Anlage dosiert und auch wieder abge­saugt wer­den kön­nen. Dies bes­timmt mit über die Genauigkeit und Aus­sagekraft, welche die Diag­nos­tik­tests später erre­ichen wer­den. Ins­beson­dere quan­ti­ta­tive Analy­sen, die mit den Tests durchge­führt wer­den sollen, hän­gen von dieser Eigen­schaft ab. Sofia Con­stan­ti­nides: „Unsere vorgegebe­nen Para­me­ter wer­den einge­hal­ten. Die Erfahrun­gen sind gut und die Dosier- und Aspi­ra­tions­ge­nauigkeit ist zuverlässig.“

Dabei überzeugt die Immu Coat Anlage mit pro­gram­mier­baren Dosier- und Absaugal­go­rith­men, auch in Abhängigkeit der Medi­eneigen­schaften und des Well­for­mats. So lassen sich bei Bedarf die Füll­nadeln bis knapp über dem Well­bo­den absenken, um dann mit dem Füll­spiegel nach oben zu fahren. Dies min­imiert beispiel­sweise das Schäu­men bes­timmter Spülflüssigkeiten

Sofia Con­stan­ti­nides weit­er: „Die Reini­gung­seigen­schaften der pro­duk­t­berühren­den Anla­genkom­po­nen­ten sind sehr wichtig für uns, um ein eine hohe Pro­duk­tqual­ität zu gewährleis­ten. Bei einem Pro­duk­twech­sel nimmt die Reini­gung etwa 40 Minuten in Anspruch. Schneller ist natür­lich immer bess­er, doch kön­nte ich mir per­sön­lich eine beschle­u­nigte Reini­gung nur mit einem kom­plet­ten Schlauch­wech­sel­sys­tem vorstellen, da wir es hier mit biol­o­gis­chem Mate­r­i­al zu tun haben.“ Die Anlage hat bed­ingten Ein­fluss auf die Tageska­paz­ität, die laut Sofia Con­stan­ti­nides derzeit bei bis zu 12.000 Plat­ten liegt. „Auf­grund unser­er Prozesse und unser­er Char­gen­vielfalt sind wir in der Stück­zahl pro Tag begren­zt. Die Anlage entspricht hier ganz unseren Erwartungen.“

Für die Investi­tion­sentschei­dung für das Immu Coat Sys­tem sprach außer­dem, dass es sich bei verän­derten Bedürfnis­sen wie neuen Pro­duk­ten oder ein­er höheren Aus­bringung in kürzester Zeit anpassen ließe, berichtet die Exper­tin für die MTP-Beschich­tung. Funk­tion­se­le­mente kön­nten in der Anlage jed­erzeit aus­ge­tauscht, an neuer Stelle platziert oder ergänzt werden.

Als weit­ere zen­trale Punk­te, die zur Auf­tragsver­gabe führten, nen­nt Sofia Con­stan­ti­nides die generell „gute Qual­ität der Anla­gen“ sowie den „her­vor­ra­gen­den, zuver­läs­si­gen Ser­vice und die gute Zusam­me­nar­beit“. Die kom­pak­ten Abmes­sun­gen der Anlage sind ein weit­er­er Plus­punkt des Maschi­nen­sys­tems. Sämtliche Funk­tio­nen sind bei R‑Biopharm auf ca. 3 mal 1,5 Meter untergebracht.

Die pos­i­tiv­en Erfahrun­gen mit Opti­ma Life Sci­ence führen zum nun vor­läu­fig let­zten Kapi­tel dieser gemein­samen Erfol­gs­geschichte. Inzwis­chen hat R‑Biopharm eine weit­ere, kleinere Immu Coat Anlage bei Opti­ma Life Sci­ence bestellt. Diese ist für den hol­ländis­chen Stan­dort in Arn­hem vorgesehen.