Sistema de separación de células de membrana de presión neumática alterna.

Un sistema de filtración de fluidos que comprende:

a) al menos un recipiente de almacenamiento de fluido;

b) al menos un compartimento que contiene filtro;

c) al menos un conducto de transferencia de fluido que conecta el recipiente de almacenamiento con un extremo de entrada de un compartimento que contiene filtro

, cuyo conducto de transferencia de fluido es capaz de dirigir un fluido desde el recipiente de almacenamiento al extremo de entrada del compartimento que contiene filtro;

d) al menos una cámara de expansión con al menos dos aberturas, en la que una primera abertura está conectada a un extremo de salida del compartimento que contiene filtro y en la que una segunda abertura está conectada con un controlador de flujo de gas;

e) al menos un controlador de flujo de gas para proporcionar alternativamente a la cámara de expansión presión positiva y negativa;

f) al menos un puerto de recogida de fluido conectado al compartimento que contiene filtro, para separar el fluido filtrado del compartimento que contiene filtro;

caracterizado porque la cámara de expansión no contiene medio de separación entre la primera y la segunda aberturas; y en el que está montado al menos un sensor de nivel sobre o en la cámara de expansión.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2012/052031.

Solicitante: CRUCELL HOLLAND B.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: ARCHIMEDESWEG 4 2333 CN LEIDEN PAISES BAJOS.

Inventor/es: PRALONG,ALAIN, DELLENBACH,HANS ULRICH.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Accesorios u operaciones auxiliares, en general,... > B01D65/08 (Prevención del ensuciamiento de la membrana o de la polarización por concentración)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Accesorios u operaciones auxiliares, en general,... > B01D65/02 (Limpieza o esterilización de membranas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimiento de separación que utilizan membranas... > B01D61/20 (Accesorios; Operaciones auxiliares)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimiento de separación que utilizan membranas... > B01D61/22 (Control o regulación)

PDF original: ES-2529429_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Sistema de separación de células de membrana de presión neumática alterna

La presente invención se refiere a sistemas de filtración. Más específicamente, la invención se refiere a un sistema de separación de células neumática alterna (PACS, por las siglas del término Inglés Pneumatic Alternating Cell Separation) para fluidos, en particular fluidos biológicos que comprenden células.

Antecedentes

La filtración típicamente se lleva a cabo para separar, clarificar, modificar y/o concentrar una solución, mezcla o suspensión de fluidos. En las industrias biotecnológica y farmacéutica, la filtración es vital para la producción, procesamiento y ensayo satisfactorios de nuevos fármacos, productos de diagnóstico y otros productos biológicos. Por ejemplo, en el proceso de fabricación de productos biológicos, usando cultivo de células animales, la filtración se hace para la clarificación, eliminación selectiva y concentración de algunos constituyentes del medio de cultivo, o para modificar el medio antes del procesamiento posterior. La filtración también se puede usar para potenciar la productividad manteniendo un cultivo en perfusión con alta concentración de células. La invención proporciona un medio mejorado para el fraccionamiento de una mezcla o suspensión de moléculas o partículas, basado en propiedades físicas y/o químicas.

Se han desarrollado varios filtros y métodos de filtración especializados para separar materiales de acuerdo con sus propiedades químicas y físicas. Los filtros que se han desarrollado en la técnica incluyen filtros de superficie plana, filtros plisados, casetes multiunidad y formas tubulares tales como fibras huecas. Sin embargo, muchos de estos filtros tienen vidas de funcionamiento cortas y cuando se usan para filtrar suspensión de cultivo celular u otros fluidos biológicos tienden a obstruirse con células muertas, restos celulares, agregados u otros constituyentes del fluido.

Las células animales crecen sustancialmente más despacio que la mayoría de los microorganismos, y al carecer de pared celular protectora también son más frágiles. Algunos métodos conocidos para aumentar la productividad de la producción de cultivos microbianos incluyendo velocidades de agitación mayores y suministro enérgico de gases en el cultivo, no son factibles con células animales. Por lo tanto, la producción está limitada a condiciones de cultivo muy suaves y concentraciones bajas de células. Un modo de aumentar la concentración de células, manteniendo todavía condiciones de cultivo suaves es por el método de perfusión.

En el método de perfusión para células en crecimiento, el medio de cultivo, cuyos nutrientes se han consumido y que contiene niveles mayores de productos residuales dañinos, se separa continuamente del cultivo y se sustituye por medio de nueva aportación. La adición constante de medio de nueva aportación a la vez que se eliminan los productos residuales proporciona a las células los nutrientes necesarios para lograr concentraciones celulares altas. A pesar de las condiciones de cambio constante durante el método de producción de cultivo discontinuo, el método de perfusión ofrece los medios para lograr y mantener un cultivo en estado de equilibrio.

En los procesos de producción de cultivos discontinuos normales, las células primero se inoculan en un medio de nueva aportación y las células entran rápidamente en una fase de crecimiento logarítmico. A medida que consumen los nutrientes del medio y se acumulan productos residuales, las células pasan a una fase estacionaria seguida de una fase deterioro. Aunque se han desarrollado varios métodos para optimizar la producción de cultivos discontinuos, en cada caso, estos procesos experimentan ciclos de crecimiento y deterioro rápidos. Sin embargo, en la perfusión, puesto que los productos residuales generados por el cultivo son separados continuamente y el cultivo se vuelve a rellenar continuamente con medio de nueva aportación, se puede lograr un estado de equilibrio en el que se mantengan la concentración y la productividad de células. Típicamente, se intercambia aproximadamente 1 volumen de cultivo al día y la concentración celular alcanzada en la perfusión típicamente es de 2 a más de 1 veces la alcanzada en el máximo del cultivo discontinuo.

Se han descrito previamente en la técnica sistemas de filtración para fluidos biológicos. Un tipo de sistemas de perfusión de filtración externa se describe, por ejemplo, en la patente de EE.UU. 6.544.424 o en el documento WO 21/36338. El sistema de filtración de fluidos comprende un recipiente de almacenamiento de fluido conectado con un compartimento que contiene un filtro que está conectado con una bomba de diafragma. La bomba de diafragma aspira alternativamente el fluido fuera del recipiente a través del filtro y expulsa el fluido a través del extremo del retenido del filtro, de vuelta al recipiente. Haciendo esto, el sistema crea un flujo tangencial alterno del fluido a través del elemento de filtro.

Un inconveniente principal de dicho sistema es que la bomba de diafragma contiene piezas móviles que son propensas al desgaste y a menudo se pueden romper durante el proceso. Cuando el diafragma se rompe el sistema de filtración ya no está cerrado y se vuelve susceptible a la contaminación. Por lo tanto, debe detenerse el proceso de filtración, conduciendo a costes altos en el caso, por ejemplo, de procesos para la producción de productos biofarmacéuticos. Realmente, puesto que los procesos para la producción de moléculas biofarmacéuticas tardan varios días, a veces hasta varias semanas, la rotura de una bomba durante la ejecución del proceso conduciría a

costes altos y tiempo de inactividad largo en una instalación de producción. Se tarda hasta dos días para conseguir un nuevo proceso en ejecución. Estos cultivos de perfusión se llevan a cabo principalmente en la última etapa del proceso de producción, lo que significa que se pierde mucho tiempo y dinero debido a este fallo. Normalmente se tarda de 3 a 5 semanas antes de alcanzar la etapa de perfusión. Los costes implicados pueden aumentar fácilmente a más de 1. euros.

Un segundo inconveniente es que la bomba de diafragma descrita en el documento US 6.544.424 consiste en una camisa de acero inoxidable que contiene un diafragma normalmente hecho de caucho o silicona. Antes de cada ejecución, los elementos de dicha bomba de diafragma deben limpiarse, ensamblarse y esterilizarse. Además, cuando el sistema se usa para la producción de productos farmacéuticos, dichos procedimientos de limpieza y esterilización deben validarse. Dicha validación implica procedimientos y ensayos largos, que son muy costosos y requieren tiempo.

Un tercer inconveniente de los sistemas que se usan actualmente es que usan tecnología de sensores invasiva en la que los sensores están en contacto con el producto y en la que los sensores no se pueden sustituir durante el proceso.

La presente invención se dirige a proporcionar sistemas de filtración de fluidos mejorados que tienen menos o eliminan estos inconvenientes.

Sumario de la invención

La invención proporciona un nuevo sistema de filtración que se puede denominar separador de células neumático alterno (PACS), componentes útiles del mismo en forma de montajes o kits de piezas que se pueden usar para construir el sistema y el uso del sistema para filtrar fluidos, por ejemplo en sistemas de perfusión de cultivos celulares. La presente invención proporciona un sistema de filtración que comprende un recipiente conectado a un extremo de entrada de un compartimento que contiene un filtro, el cual en el extremo de salida está conectado a una cámara de expansión, que está conectada a un controlador de flujo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema de filtración de fluidos que comprende:

a) al menos un recipiente de almacenamiento de fluido;

b) al menos un compartimento que contiene filtro;

c) al menos un conducto de transferencia de fluido que conecta el recipiente de almacenamiento con un extremo de entrada de un compartimento que contiene filtro, cuyo conducto de transferencia de fluido es capaz de dirigir un fluido desde el recipiente de almacenamiento al extremo de entrada del compartimento que contiene filtro;

d) al menos una cámara de expansión con al menos dos aberturas, en la que una primera abertura está conectada a un extremo de salida del compartimento que contiene filtro y en la que una segunda abertura está conectada con un controlador de flujo de gas;

e) al menos un controlador de flujo de gas para proporcionar alternativamente a la cámara de expansión presión positiva y negativa;

f) al menos un puerto de recogida de fluido conectado al compartimento que contiene filtro, para separar el fluido filtrado del compartimento que contiene filtro;

caracterizado porque la cámara de expansión no contiene medio de separación entre la primera y la segunda aberturas; y en el que está montado al menos un sensor de nivel sobre o en la cámara de expansión.

2. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la cámara de expansión está conectada con el controlador de flujo de gas con un conducto de gas.

3. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el conducto de gas comprende un filtro entre la cámara de expansión y el controlador de flujo de gas, preferiblemente en el que el filtro es un filtro estéril, y opcionalmente en el que el conducto de gas comprende un filtro estéril con

calentador.

4. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el recipiente de almacenamiento de fluido es un biorreactor.

5. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que el compartimento que contiene filtro contiene un filtro de fibra hueca.

6. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que hay montados al menos dos sensores de nivel sobre o en la cámara de expansión, y preferiblemente en el que el sensor de nivel o los sensores de nivel están montados sobre la superficie de la cámara de expansión.

7. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que dichos sensores de nivel son capaces de medir un nivel de fluido mínimo y uno máximo en la cámara de expansión, y están funcionalmente acoplados con el controlador de flujo de gas.

8. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, capaz de alternativamente aspirar el fluido del sistema desde el recipiente de almacenamiento, a través del compartimento que contiene filtro a la cámara de expansión, y expulsar el fluido de dicha cámara de expansión a través del compartimento que contiene filtro de vuelta al recipiente de almacenamiento, en el que la aspiración de fluido se lleva a cabo aplicando presión negativa en la cámara de expansión y la expulsión de fluido se lleva a cabo aplicando presión positiva a la cámara de expansión.

9. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que dicha presión negativa se obtiene creando un vacío en la cámara de expansión y la presión positiva se obtiene inyectando gas, por ejemplo aire comprimido, en la cámara de expansión.

1. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que el filtro en el compartimento que contiene filtro comprende una pluralidad de fibras huecas en haces cuyos ejes se extienden longitudinalmente desde el extremo de entrada al extremo de salida del compartimento que contiene filtro.

11. Un sistema de filtración de fluidos de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-1, en el que el compartimento que contiene filtro y la cámara de expansión son desechables, preferiblemente en el que el compartimento que contiene filtro, la cámara de expansión, el recipiente de almacenamiento de fluido y el conducto de transferencia de fluido son desechables.

12. Un proceso para filtrar un fluido que comprende:

a) proporcionar un sistema de filtración de fluidos que comprende al menos un recipiente de almacenamiento de fluido; al menos un compartimento que contiene filtro; un conducto de transferencia de fluido que conecta el recipiente de almacenamiento a un extremo de entrada del compartimento que contiene filtro, cuyo conducto de transferencia es capaz de dirigir un fluido desde el recipiente de almacenamiento al extremo de entrada del compartimento que contiene filtro; al menos una cámara de expansión conectada en un lado a un extremo de salida del compartimento que contiene filtro que permite que el líquido de dicho compartimento entre en la cámara, y en el otro lado a un controlador de flujo de gas que proporciona alternativamente presión negativa y positiva en la cámara de expansión, aspirando de esta forma el fluido desde el extremo de salida del compartimento que contiene filtro y expulsando el fluido de vuelta al extremo de salida del compartimento que contiene filtro, formando una interfase directa de gas-líquido sin medio de separación en la cámara de expansión; y al menos un puerto de permeado conectado al compartimento que contiene filtro para separar el fluido filtrado del compartimento que contiene filtro;

b) extraer fluido del recipiente de almacenamiento a través del filtro a la cámara de expansión aplicando presión negativa en la cámara de expansión;

c) expulsar el fluido de la cámara de expansión a través del filtro de vuelta al recipiente de almacenamiento aplicando presión positiva en la cámara de expansión;

d) repetir las etapas b y c, generando un flujo tangencial alterno de fluido a través del filtro; y

e) separar el fluido filtrado del sistema de filtración.

13. Un proceso para filtrar un fluido de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el recipiente de almacenamiento de fluido es un biorreactor.

14. Un proceso para filtrar un fluido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12-13, en el que el compartimento que contiene filtro y/o la cámara de expansión son desechables, preferiblemente en el que el compartimento que contiene filtro, la cámara de expansión, el recipiente de almacenamiento de fluido y el conducto de transferencia de fluido, son desechables.

15. Un proceso para filtrar un fluido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en el que la presión positiva y negativa son reguladas por los sensores de nivel que miden el nivel de fluido en la cámara de

expansión.

16. Un proceso para filtrar un fluido de acuerdo con la reivindicación 15, en el que los sensores de nivel se montan sobre la cámara de expansión.

17. Un proceso para filtrar un fluido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12-16, en el que el compartimento que contiene filtro contiene un filtro de fibra hueca.

18. Un proceso para filtrar un fluido de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12-17, en el que dicha presión negativa se obtiene creando un vacío en la cámara de expansión y la presión positiva se obtiene inyectando gas, por ejemplo aire comprimido, en la cámara de expansión.