Konzeptionelle Auslegungsmethoden zur effizienten Verfahrensentwicklung von Ionenaustauschprozessen am Beispiel von monoklonalen Antikörpern

Verfahrensentwicklung des Downstream Processing von pharmazeutischen Wirkstoffen ist aufgrund der Komplexität sehr kosten- und zeitintensiv. Die experimentelle und sequentielle Optimierung der Grundoperationen entspricht jedoch selten dem Optimum des Gesamtprozesses. Am Beispiel des monoklonalen Antikörpers IgG wird ein Entscheidungsbaum entwickelt, welcher nach der Charakterisierung des Fermentationsgemisches die effiziente Verschaltung von zwei Ionenaustauscherschirtten im Downstream Processing ermöglicht. Der Entscheidungsbaum ermöglicht zudem eine Bewertung des Design der stationären Phase (konventionell Adsorbentien vs Membranadsorber). Ferner wird ein Modell zur Beschreibung eines Ionenaustauscherprozesses erstellt. Durch eine radiale Diskreditierung der stationären Phase kann ein detaillierteres Verständnis über die Diffusionsprozesse in der Pore erlangt werden. Der Vergleich zwischen unterschiedlichen Adsorptionsmodellen (SMA vs. Langmuir) zeigt das unterschiedliche Adsorption- und Desorptionsverhalten.
Zur Gewährleistung der Produktqualität bei einer Variation der Prozess- und Betriebsgrößen wird die Methode des Quality by Designs angewendet. Durch den modellbasierten Ansatz ist es möglich schon während der Verfahrensentwicklung die Sensitivität der Produktqualität zu analysieren. Am Beispiel von industriellen Prozessen zur Herstellung von mehreren Pharmazeutika wird eine mathematische Methode etabliert die Qualität des Packungsgüte prädiktiv zu bestimmen.
Folglich dienen die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden einer effizienteren und verbesserten Verfahrensentwicklung unter Berücksichtigung der Produktqualität.