Bolsas desechables para biorreactores de un solo uso

El componente principal de los biorreactores de un solo uso son las bolsas desechables. Producidas principalmente a partir de tipos especiales de películas de polietileno, estas bolsas sirven como la cámara de reacción real. El material está en contacto con las células, los medios y el producto.

Los tipos de bolsas modernos se producen con películas multicapa, que en su mayoría se coextruyen utilizando diferentes tecnologías de extrusión (película soplada, película fundida, laminación, etc.). Los tipos modernos de bolsas desechables para biorreactores de un solo uso se producen con películas multicapa, que en su mayoría se coextruyen utilizando diferentes tecnologías de extrusión (película soplada, película fundida, laminación, etc.). La capa de contacto es en la mayoría de los casos un material de tipo polietileno (baja densidad, LDPE; baja densidad lineal, LLDPE; alta densidad, HDPE; densidad media, MDPE o ultrabaja densidad, ULDPE). Además, se aplican mezclas de estos materiales de PE o EVA (copolímero de etileno y acetato de vinilo) como material de capa de contacto. La capa de producto debe poseer características favorables con respecto a los extraíbles y lixiviables (discutidos más adelante). Como capa exterior se aplican materiales con una alta termoestabilidad (para soldadura) y buenas propiedades mecánicas (resistencia a la perforación, caída de dardos, resistencia a la tracción), incluyendo PA (Nylon6) y PET. Este material muestra buenas propiedades de barrera contra el oxígeno, el vapor de agua, el sabor, el olor y los disolventes, respectivamente.

Por lo general, se realizan varias pruebas mecánicas para garantizar el correcto funcionamiento de la película de la bolsa. Estas pruebas incluyen la investigación de la resistencia al agrietamiento, la resistencia a la tracción, la resistencia a la perforación, las pruebas de impacto de dardos y la resistencia al desgarro, entre otras. Todas estas pruebas se describen en protocolos de prueba uniformes y estandarizados (ASTM, ISO). Además, las investigaciones físicas, como las pruebas de resistencia al O2, CO2 y al vapor de agua, se realizan con base en métodos de prueba adecuados y estandarizados.

Para los productos biofarmacéuticos, la ausencia de materiales potencialmente tóxicos es crucial. Instituciones reguladoras como la EMA (Europa) y la FDA de EE. UU. (EE. UU.) Han publicado directrices. Se requiere que el equipo de producción «no presente ningún peligro para el producto» y que los materiales no sean «reactivos, aditivos o absorbentes». En las industrias, es una práctica común que el proveedor de las bolsas desechables para biorreactores de un solo uso o equipos realice evaluaciones y validaciones para confirmar la ausencia de extraíbles2) y lixiviables3) para garantizar la seguridad del producto. Aunque el nivel de lixiviables, que se originan en el biorreactor, detectado en el fármaco final es bastante bajo y el producto suele ser purificado de forma intensiva, la industria es consciente de los posibles problemas y no asume ningún riesgo al respecto.

Para probar los materiales correctamente, se han desarrollado varios procedimientos de prueba, incluido el almacenamiento de soluciones de valor de pH bajo, neutro y alto, así como etanol puro. Se aplican métodos de extracción con solventes y cromatografía de gases (GC / MS) para identificar componentes cruciales volátiles y semivolátiles. Los componentes no volátiles generalmente se identifican mediante procedimientos certificados de cromatografía líquida. La prueba de los materiales es responsabilidad de los proveedores y requiere habilidades analíticas adecuadas. 

Es importante tener en cuenta que todas las pruebas deben realizarse después de la radiación 𝛾 a niveles> 40 kGy (preferiblemente hasta 50 kGy) y también después del envejecimiento de las bolsas (un mínimo de 4 meses).

Para ahorrar costos de validación y minimizar riesgos, la industria prefiere la aplicación de un solo tipo de material de película a lo largo de todo el proceso, que incluye bolsas de preparación y almacenamiento de medios, bolsas de protección y bolsas de productos farmacéuticos (intermedios).

Antes de que el proveedor libere las bolsas desechables para biorreactores de un solo uso para las entregas regulares, las bolsas también se someten a pruebas. Se realizan pruebas como la resistencia del sellado, la verificación visual, la prueba de partículas y la prueba de integridad (prueba de sobrepresión) para cada lote de bolsas de acuerdo con métodos uniformes (ASTM, USP, ISO). Periódicamente se realizan pruebas de carga biológica y endotoxinas bacterianas. Durante la radiación 𝛾 de las bolsas, se realiza un control de la dosis para garantizar que todas las bolsas hayan estado expuestas a un nivel mínimo de radiación (> 25 kGy) y no estén expuestas a un nivel muy alto de radiación (<45 kGy).

Aunque la esterilización por óxido de etileno se aplica en la industria médica, la esterilización por radiación 𝛾es el método de elección en la industria biofarmacéutica. Una gran ventaja es que la esterilización no deja residuos. Siempre que se garantice una dosis mínima (> 25 kGy), se asegura la esterilidad total. Para reducir el nivel de carga biológica y el nivel de partículas antes de la esterilización, las bolsas desechables para biorreatores de un solo uso se fabrican en salas blancas de la clase 10000. La combinación del nivel de dosificación y el nivel máximo de carga biológica está ampliamente aceptada y ha sido validada.

Una de las principales desventajas de los métodos de radiación ionizante (radiación 𝛾, 𝛽) es que todos los materiales tienen que ser resistentes a 𝛾. Esta restricción limita la elección de materiales que se pueden aplicar para el procesamiento estéril. El polietileno, que se usa comúnmente como material de película y como material para construir pilares de conexión, entre otros, puede oxidarse debido a la radiación 𝛾 en presencia de oxígeno durante la esterilización. Los materiales como el etileno-acetato de vinilo copolimerizado o los elastómeros de poliolefina poseen mejores características de resistencia a 𝛾.