So analysieren Sie Zellkulturmedien automatisiert

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Neue Komplettlösungen für die Analytik

Diese kontinuierliche Prozesskontrolle kann durch die Kombination von Biosensoren und anderen analytischen Techniken nur mit zusätzlichem Aufwand gewährleistet sein. Abhilfe schaffen kann dabei eine Methode, alle Medienkomponenten mit einer analytischen Lösung zu messen.

Der erste Schritt dorthin sind spezielle Methodenpakete für Triple-Quad-Massenspektrometer (TQ-MS). Durch ultraschnelle Schaltzeiten zwischen positivem und negativem Modus können die Geräte positiv und negativ geladene Analyten in einem Lauf bestimmen. Zusätzlich wird die Fragmentierung der Analyten im TQ-MS dazu genutzt, diese anhand von so genannten MRM-Bibliotheken sicher zuzuordnen und zu bestimmen. So gibt es von Shimadzu Methodenpakete, die ca. 100 Analyten speziell in Zellkulturmedien in 18 Minuten bestimmen können.

Doch für den wirklichen Einsatz in der kontinuierlichen Prozessüberwachung fehlte bislang noch ein wichtiger Baustein. Die Proben aus dem Reaktor sind bei der Entnahme trübe. Schwebstoffe und die Zellen selbst müssen vor der LC-MS-Analyse entfernt werden, da sie sonst die Kapillaren oder Säulen verstopfen würden. Zusätzlich müssen vorhandene Proteine gefällt und die Lösung eventuell entsalzt werden. Diese Probenvorbereitungsschritte erfordern zusätzliche Zeit und manuellen Aufwand in der Online-Prozessüberwachung von Nährmedien.

Automatisierte Analyse und Monitoring

Die neuste Gerätegeneration geht daher noch einen Schritt weiter und integriert zusätzlich ein Modul für die Probenvorbereitung. Systeme, wie das C2MAP von Shimadzu, können automatisch viele Arbeitsschritte in der Probenvorbereitung übernehmen: von der Proteinfällung, über Verdünnungsschritte und die Zugabe eines internen Standards bis hin zur Probenübergabe in die LC-MS.

Und auch bei der Bewertung der Ergebnisse hilft eine intuitive grafische Software (s. Abb. 2). Anstelle von Ergebnistabellen sieht der Anwender hier anhand von Balken- oder Liniendiagrammen auf den ersten Blick, welche Komponenten sich verbrauchen und welche Abbauprodukte neu entstehen. Die Ergebnisse können dabei auch über verschiedene Testreihen hinweg verglichen werden; so lassen sich Trends schnell entdecken. Abweichungen können sofort erkannt und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um einen zuverlässigen Prozess zu gewährleisten.

Biopharmazeutika: Hoffnung und Herausforderung

Biopharmazeutika sind die neuen Hoffnungsträger der modernen Medizin. Doch diese Medikamente haben hohe Anforderungen an die Herstellungsprozesse. Der Erfolg einer Zellzucht hängt von einem empfindlichen Gleichgewicht zwischen ca. 100 verschiedenen Substanzen im Medium ab. Ihre kontinuierliche Überwachung ist daher in der Produktion biopharmazeutischer Wirkstoffe unbedingt notwendig. Moderne LC-MS-Lösungen integrieren dabei Teile der Probenvorbereitung und bieten so einen einheitlichen und automatisierten Workflow für ein optimales Monitoring der Zellkulturen und deren Wachstum.

* Dr. I. Spenner: Shimadzu Deutschland GmbH, 47269 Duisburg

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