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Gewählte Diplomarbeit / Masterarbeit:

Martina Christine Winter (2023): Soft sensor for viable cell counting with dynamic oxygen uptake rate.
Diplomarbeit / Masterarbeit - Institut für Bioverfahrenstechnik, BOKU-Universität für Bodenkultur, pp 66. UB BOKU obvsg FullText

Datenquelle: ZID Abstracts
Abstract:
Die Aufsichtsbehörden der biopharmazeutischen Industrie fordern Prozessdesign durch Prozessverständnis, aber es fehlen immer noch geeignete Werkzeuge für Upstream-Prozesse. Soft Sensoren werden als vielversprechendes Instrument für die Umsetzung des Quality by Design (QbD) Ansatzes und der Process Analytical Technology (PAT) vorgeschlagen, um Prozessverständnis ermöglichen. Insbesondere wurde die Korrelation zwischen der viablen Zellzahl und dem Sauerstoffverbrauch untersucht, aber Probleme blieben bestehen: Entweder musste der Prozess modifiziert werden, um CO2 bei der pH-Kontrolle auszuschließen, oder es mussten komplexe kLa Modelle für spezifische Prozesse erstellt werden. In dieser Arbeit wurde ein nicht-invasiver Soft-Sensor für vereinfachte on-line Zellzählung auf der Grundlage der dynamischen Sauerstoffaufnahmerate entwickelt, um die Lücke zu QbD und PAT zu schließen. Die dynamischen Sauerstoffaufnahmeraten wurden durch automatisierte und periodische Unterbrechungen der Gaszufuhr in DASGIP® Bioreaktorsystemen bestimmt, realisiert durch ein programmiertes Visual Basic Skript in der DASware® Steuerungssoftware. Mit off-line Zellzahlbestimmung wurden die beiden Parameter auf Basis einer linearen Regression korreliert und führten zu einem robusten Modell mit einem Bestimmtheitsmaß von 0,97. Eine Begrenzung des Sauerstoffmangels wurde durch Reaktivierung des Gasflusses bei einer bestimmten Mindestkonzentration an gelöstem Sauerstoff erreicht. Der Soft Sensor wurde in Fed-Batch Prozessen mit CHO-Zellen etabliert und in der exponentiellen Wachstumsphase eingesetzt. Kontrollstudien zeigten keine Auswirkungen auf das Zellwachstum durch den potenziellen Einfluss einer diskontinuierlichen Gaszufuhr und einer sich ändernden Sauerstoffkonzentration. Dieser Soft Sensor ist der erste, der keine spezielle Zusatzausrüstung benötigt, da sich die Methodik ausschließlich auf die direkte Messung des Sauerstoffverbrauchs durch das entwickelte Skript stützt.

Beurteilende*r: Satzer Peter
1.Mitwirkender: Achleitner Lena

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