Software für mehr Prozesseffizienz in der Biotechnologie

Biore­ak­toren bilden das Herzstück viel­er Prozesse im Bio­phar­maziesek­tor. Allerd­ings gibt es eine große Her­aus­forderung: Viele entschei­dende Qual­itätsmerk­male lassen sich während der Her­stel­lung eines Wirk­stoffs nicht direkt messen. Ob am Ende des Prozess­es das gewün­schte Resul­tat erzielt wurde, lässt sich deshalb erst durch aufwendi­ge Analy­sen des End­pro­duk­ts fest­stellen. Ändern wird dies eine Soft­ware zur Qual­ität­süberwachung und ‑steuerung, die derzeit von der Bil­fin­ger-Tochter Bil­fin­ger Indus­tri­etech­nik Salzburg in Zusam­me­nar­beit mit dem Depart­ment für Biotech­nolo­gie an der Uni­ver­sität für Bodenkul­tur Wien entwick­elt wird. Die Soft­ware erle­ichtert es unter anderem, spek­troskopis­che Messver­fahren einzu­binden und math­e­ma­tis­che Mod­elle zu nutzen, um die Prozesse im Reak­tor in Echtzeit zu überwachen und zu steuern.

Die wichtig­sten Reak­tio­nen im Biore­ak­tor spie­len sich üblicher­weise im Inneren der Pro­duk­tion­szel­llinien ab. Eine direk­te Mes­sung aus­sagekräftiger Prozess­vari­ablen ist somit schw­er möglich. Neben der Stan­dard-Sen­sorik etwa für pH, Tem­per­atur, Druck oder Gelöst­sauer­stoff wird in Bio­prozessen daher ver­mehrt auf nicht-inva­sive spek­troskopis­che Mess­meth­o­d­en wie beispiel­sweise 2D-Flu­o­reszenz, Nahin­frarot-Spek­troskopie oder Raman-Spek­troskopie geset­zt, die mith­il­fe math­e­ma­tis­ch­er Mod­elle rel­e­vante Qual­itätsin­for­ma­tio­nen liefern kön­nen. Die entwick­elte Soft­ware-Plat­tform set­zt hier an: Ver­schieden­ste Mess­dat­en wer­den zusam­menge­führt und anhand math­e­ma­tis­ch­er Mod­elle aus­gew­ertet, sodass sie Rückschlüsse auf den aktuellen Sta­tus eines laufend­en Prozess­es und die voraus­sichtliche Pro­duk­tqual­ität ermöglichen. Bei Abwe­ichun­gen lassen sich die Prozesse mit Steuerungs­maß­nah­men gezielt bee­in­flussen, damit die Pro­duk­tqual­ität am Ende inner­halb der vorgegebe­nen Tol­er­anzen liegt. Aktuell pro­gram­miert das Unternehmen die mod­u­lar aufge­baute Soft­ware-Plat­tform für die Umset­zung des „Qual­i­ty by Control“-Konzepts. Zeit­gle­ich wer­den die Funk­tion­al­itäten aus­giebig getestet. Die Mark­te­in­führung der ersten Mod­ule wird im zweit­en Hal­b­jahr 2018 erwartet. Schon für Ende des Jahres pla­nen die Entwick­ler die erste in vollem Umfang nutzbare Ver­sion ihrer Überwachungs- und Steuerungssoftware.