Durchflussmesser für die mRNA-Impfstoffproduktion

Das Berliner Unternehmen KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH fertigt Mischsysteme für die Herstellung von mRNA-Impfstoffen. Dank des Einbaus von Bronkhorst-Flüssigkeitsmessern in seine IJM-Skids (Impingement Jets Mixing) konnte der Durchfluss der Impfstoffbestandteile unter pharmazeutischen Bedingungen genau und reproduzierbar gemessen werden.
 
mRNA-Impfstoffe befinden sich inzwischen seit mehreren Jahren in der Entwicklung. Im Jahre 2020 wurden sie infolge der COVID-19-Pandemie erstmals in weltweitem Maßstab hergestellt. Hightech-Laborgeräte der KNAUER Wissenschaftliche Geräte GmbH ermöglichten die Verkapselung von Pharmawirkstoffen (API) wie mRNA in Lipidtröpfchen zur Herstellung des Impfstoffs auf der Grundlage der Impingement-Jets-Mixing-Technologie, bei der zwei Flüssigkeitsströme mit hoher Geschwindigkeit in einer Mischkammer aufeinanderprallen. Da die Qualität von Impfstoffpartikeln im Nanometerbereich von der Durchflussstabilität abhängt, wandte sich KNAUER mit der Bitte an Bronkhorst, eine Lösung für die genaue und reproduzierbare Messung der Komponentenströme auf der Basis von Durchflussmessern für Flüssigkeiten zu finden.

Prozesslösung

KNAUERs Impingement Jet Mixing Skids bestehen aus Hochdruck-(HPLC-)Dosierpumpen, Coriolis-Durchflussmessern, Mischern, Einlass- und Auslaufleitungen, einem Waschsystem und einem Rahmen zur gemeinsamen Unterbringung aller Bestandteile. Bronkhorst beliefert KNAUER mit bis zu 16 mini CORI-FLOW-Flüssigkeitsdurchflussmessern für jede Anlage.
 
Um die Qualitätserfordernisse bei diesem pharmazeutischen Impfstoff-Herstellungsverfahren erfüllen zu können, ist der Einsatz eines Messteils zusätzlich zur Dosierung mittels einer HPLC-Pumpe unabdingbar. Wenn sich bei der Zusammensetzung geringfügige Unterschiede ergeben oder die Temperatur oder der Druck sich ändern, führt dies zu einer Abweichung des Durchflusses, sodass überprüft werden muss, was durch das Gerät strömt.

Bei den bei der Impingement Jet Mixing Technologie verwendeten Stoffen handelt es sich immer um Flüssigkeiten wie Lipide in organischen Lösungsmitteln, Wirkstoffe in Wasser und einen Terminator, der verhindert, dass sich eine Oberfläche um die mRNA bildet. Da sich die Zusammensetzungen während des Verfahrens ändern, wird ein medienunabhängiger Flüssigkeitsdurchflussmesser benötigt, deshalb werden Coriolis-Instrumente verwendet.
 
Neben einer hohen Genauigkeit kommt es auf eine gute Reproduzierbarkeit der Flüssigkeitsdurchflussmesser an, um eine durchgängige Impfstoffqualität zu erzielen. Die Coriolis-Durchflussmesser werden diesen Erfordernissen gerecht und weisen mehrere andere Vorteile auf. Die Rauheit der Innenoberfläche von weniger als 0,8 µm des MI140 mini CORI-FLOWs ist bei dieser pharmazeutischen Anwendung sehr entscheidend, ebenso wie ein geringes Totvolumen dieser kompakten Geräte. Darüber hinaus besteht durch die Möglichkeit, diese Durchflussmesser mit einem Profinet-Interface auszustatten, die Option, diese Geräte mit den SPS-Systemen des Anwenders zu verbinden. Zusätzlich liefert Bronkhorst ES-FLOW-Ultraschalldurchflussmesser für den CIP-(clean-in-place-)Einsatz, um die Prozesslinien zwischen unterschiedlichen Chargen mit Flüssigreinigungsmitteln spülen zu können.

KNAUERs LNP-Skids kommen hauptsächlich in Produktionsanlagen weltweit, aber auch bei Pilot- und Forschungsanlagen zum Einsatz. Mit den verschiedenen Flüssigkeitsdurchflussmessern von Bronkhorst ist die industrielle Produktion von Impfstoffen möglich, und diese Geräte können auch in der Forschungsphase verwendet werden, in der Durchflussmesser mit extrem kleinen Durchflüssen benötigt werden.
 
KNAUER kennt Bronkhorst bereits als Lieferanten von sehr zuverlässig arbeitenden Coriolis-Durchflussmessern, daher fiel dem Unternehmen die Entscheidung für den Einbau dieser Instrumente in seine Anlagen leicht. Um ein besseres Verständnis der Vorteile zu vermitteln, die sich durch die Kombination von Pumpen mit Durchflussmessern ergeben, wurden Verkaufsleiter durch Bronkhorst vor Ort bei KNAUER geschult.

Knauer: "Die wichtigsten Funktionalitäten für hochwertige Lipid-Nanopartikel (LNP)-Produktionssysteme sind eine sehr präzise Pumptechnik, ein schnelles und zuverlässiges Umschalten der Flüssigkeiten und eine ständige Kontrolle der Parameter über die Software und die Bronkhorst Flüssigkeitsdurchflussmesser."