Constante Förderleistung ohne Pulsationen: Deutscher Pumpenexperte liefert hochpräzise membranpumpen für die Impfstoffherstellung in kürzester Zeit

Zodat vaccins betrouwbaar en in voldoende hoeveelheden kunnen worden geproduceerd, is afhankelijk van de productiemethode de juiste technische uitrusting nodig, zoals hygiënische en nauwkeurig werkende pompen. (Bron: Gerd Altmann, pixabay)

Om mengfouten te voorkomen, zijn de pompen uitgevoerd in de triplex-variant, dat wil zeggen met drie pomphuizen per pomp en motor. Hierdoor was een pulsatie-demper niet nodig. (Bron: LEWA GmbH)

Het projectteam bestaande uit de heer Dastig, de heer Sommer, de heer Marinoff, mevrouw Yermolina, de heer Topousidis en de heer Graze (van links naar rechts). (Bron: LEWA GmbH) / The project team consisting of Mr. Dastig, Mr. Sommer, Mr. Marinoff, Ms. Yermolina, Mr. Topousidis, and Mr. Graze (from left to right). (Source: LEWA GmbH)

Het projectteam bestaande uit mevrouw Yermolina, de heer Dastig, de heer Sommer, de heer Marinoff, de heer Topousidis en de heer Graze (met de klok mee). (Bron: LEWA GmbH)

Talrijke landen wereldwijd doen sinds het begin van de SARS-CoV-2-pandemie met grote inzet onderzoek naar nieuwe vaccins tegen het virus. Ook de Italiaanse vestiging van een Amerikaans farmabedrijf zal betrokken zijn bij de massaproductie van het vaccin en bereidt zich hierop voor. Bij de dosering van de gebruikte stoffen mag geen doseringsfout of schommeling optreden. Bovendien moet het zeer zuiver en zonder enige verontreiniging worden gedoseerd. Hiervoor had het bedrijf hoogprecisie en pulsatiearme pompen nodig die hermetisch afsluiten en volgens ATEX-norm gecertificeerd moeten zijn. Tegelijkertijd was de tijd voor de productie en levering van de pompen zeer krap. Hiervoor wendde de producent van vaccins zich tot LEWA-Nikkiso Italy S.r.l., een dochteronderneming van het Duitse LEWA GmbH, gevestigd in Leonberg. De in internationale GMP-standaarden ervaren pompspecialist produceert al meer dan 25 jaar speciale pompen voor de farmaceutische industrie. Daarom kon snel de juiste oplossing worden gevonden met het hermetisch afsluitbare Ecodos-model in de dampreinigbare en FDA-conforme variant, in de maten LEF3 en LEG3, met explosiebeveiliging. Dankzij de combinatie van telkens drie pompkoppen met een nauwkeurig regelbare motor wordt een bijzonder pulsatiearme dosering gegarandeerd. De drukstijve doseringslijn van de gebruikte pompen zorgt voor een goede reproduceerbaarheid van de vloeistoffen, vooral ook in het kritieke, lage capaciteitsgebied onder de 30 procent.

Ondanks enkele successen in de strijd tegen het coronavirus blijven onderzoek en het gebruik van geschikte vaccins de prioriteit. Om deze betrouwbaar en in voldoende hoeveelheden te kunnen produceren, is afhankelijk van de productiemethode de juiste technische uitrusting nodig, zoals hygiënische en nauwkeurig werkende pompen. De Italiaanse vestiging van een Amerikaans bedrijf plant en ondersteunt nu, in samenwerking met een grote internationale farmaceutische groep, de verdere massaproductie van een vaccin en had hiervoor de benodigde aggregaten nodig. Concreet moesten organische werkstoffen uit een bioreactor, samen met dragerstoffen zoals heptaan en ethylacetaat, voorzichtig en veilig worden getransporteerd voor de verdere chromatografische zuivering. De pompen die hiervoor werden ingezet, moesten hermetisch afsluiten en tegelijkertijd een constante en nauwkeurig instelbare doorstroom garanderen. Daarnaast was vanwege het gebruik van oplosmiddelen een ATEX-conforme pomptype vereist. De totale tijd voor productie en levering van de aggregaten was bovendien zeer krap, omdat de fabrikant zo snel mogelijk met de productie van het vaccin wilde beginnen.

Gezien deze hoge eisen gaf het bedrijf opdracht aan de Italiaanse dochteronderneming van LEWA GmbH, als betrouwbare samenwerkingspartner. De pompspecialist is al meer dan 25 jaar actief in de farmaceutische sector en beschikt over uitgebreide ervaring in GMP-productieomgevingen (Good Manufacturing Practice) en in de specifieke eisen van de Amerikaanse Food and Drug Administration (FDA), waaraan de pompen ook moeten voldoen. Als leverdatum werd half december 2020 afgesproken.

Pulsatievrije dosering door meerkopssysteem

“Bij de vraag welk type pomp het beste geschikt is voor deze toepassing, viel de keuze op het Ecodos-model, dat al vele jaren succesvol wordt ingezet door toonaangevende farmaceutische bedrijven,” vertelt Stefano Biolcati van LEWA-Nikkiso Italy S.r.l. “De hermetisch afsluitbare pomp met vierdubbele PTFE-sandwichmembraan en membraanbreukbewaking is een garantie voor absolute doseringsveiligheid en daarmee de eerste keuze voor vaccinfabrikanten.” Om de door de opdrachtgever gewenste combinatie van verschillende doorstroomwaarden van 3600 l/h en 1500 l/h te realiseren, ontwikkelde het LEWA-team een set van twee Ecodos-pompen van klasse LEG3 en een pomp van klasse LEF3. Omdat de werkstoffen ook zo pulsatievrij mogelijk moeten worden getransporteerd om mengfouten te voorkomen, werden de pompen uitgevoerd in de Triplex-variant, dat wil zeggen met drie pompkoppen per pomp en motor. Door deze constructie wordt gewaarborgd dat de pauze-intervallen bij de dosering met betrekking tot de lange menging zeer kort blijven. Hierdoor kon worden afgezien van extra pulsatie-dempers, die vanwege hun bouwtechniek problematische dode ruimten zouden vormen voor terugmenging en reiniging.

“Het was nu belangrijk om rekening te houden met enerzijds het feit dat de aggregaten gevoelige werkstoffen voor verdere zuivering in de vloeistofchromatografie moeten transporteren, en anderzijds dat de dragerstoffen heptaan en ethylacetaat specifieke oplosmiddel-eigenschappen hebben,” legt Biolcati uit. “Daarom moest een zachte en stabiele dosering ook in het lage capaciteitsgebied worden gegarandeerd.” De Ecodos-modellen bieden hier met een kleine NPSHr-waarde een goede zuigprestaties, zodat ook bij dragervloeistoffen met lage viscositeit, zoals vluchtige oplosmiddelen, geen cavitatie ontstaat. Bovendien worden de organische stoffen uit de bioreactor zeer voorzichtig getransporteerd, omdat de scheerwerking tijdens het pompproces zeer gering is. Later worden uit deze stoffen de vaccins gewonnen in de chromatografie-stap.

Uitgebreid instelbereik en hoge precisie

“Een extra eis was de noodzaak van een uiterst nauwkeurige dosering over een breed capaciteitsgebied,” vertelt Biolcati. “Speciaal bij de Ecodos-pompen kan de doorstroomhoeveelheid met behulp van de regelbare motoren via de toerentalregeling constant worden gehouden met een maximale afwijking van +/- 1 procent.” In combinatie met de drukstijve doseringslijn wordt ook bij schommelingen in de tegendruk een precieze en reproduceerbare doorstroom gegarandeerd. Zo worden de vloeistoffen op de milliliter nauwkeurig gedoseerd en in voldoende hoeveelheden getransporteerd voor een uitgebreide productie van vaccins. Mocht later een aanpassing aan de samenstelling van het vaccin nodig zijn of eenvoudigweg een grotere hoeveelheid vaccin moeten worden geleverd, dan kunnen de benodigde vloeistoffen op deze manier gemakkelijk worden aangepast.

Niet in de laatste plaats moesten de pompen een steriel productieproces mogelijk maken en voldoen aan hygiënische productie-eisen om verontreinigingen of contaminaties van de vloeistoffen uit te sluiten. De Ecodos-variant, dankzij het compacte en voor dampreiniging geoptimaliseerde ontwerp, houdt ook rekening met de moeilijke omstandigheden in GMP-omgevingen.

Levering van de pompen op tijd voor de start van de productie

Ondanks de speciale eisen aan de pompen kon LEWA de opdracht op tijd afronden en leveren aan het farmabedrijf. “Dankzij de enorme inzet van het team en de efficiënte inbreng van enkele, voor de farmaceutische industrie goedgekeurde standaardcomponenten, was het mogelijk om dit ambitieuze doel te bereiken,” concludeert Biolcati. “We zijn erg trots dat we een kleine bijdrage hebben kunnen leveren aan de wereldwijde strijd tegen de pandemie.” Sinds januari 2021 zijn de nieuwe aggregaten succesvol en zonder uitval in gebruik genomen.