Chemie lngenieur Technik (70) 9 I 9 8 1151

feld ubt auf umgebende ferromagnetische Partikel eine Kraft aus, die der auBeren Magnetfelddichte zum Quadrat proportional ist. Die dadurch entstehende Orientierung der Partikel fiihrt zu einer Aneinanderreihung der Magnetobeads zu langeren Ketten und zu einer besseren Homogenitat des Bettes. Hierdurch erhalt man eine deutliche Abnahme des Druckverlustes uber die Betthohe. Dies konnte in unseren Experimenten bestatigt werden.

Als Modellpartikel dienten bei diesen Untersuchungen Fe,O,/Alginat-Partikel von einer Spharizitat von ehva 0,9. Es wur- den Kornklassen von 63-125, 125-180 und 180-250pm Durch- messer vermessen. Fur die Dispersionsuntersuchungen wurde ge- sattigte CaCl, -Losung pulsformig aufgegeben und mit einem PC die Signale der beiden Leitfahigkeitselektroden aufgenommen. Der stabilisierende Effekt des Magnetfeldes gegenuber der kon- ventionellen Wirbelschicht konnte anhand der Verweilzeitunter- suchungen an unserer Versuchsapparatur nachgewiesen wer- den. Es zeigt sich, daB die BuBere Magnetfelddichte auf die Mini- malfluidisierungsgeschwindigkeit umf keinen EinfluB hat, jedoch die Austragungsgeschwindigkeit der Partikel stark vom umgeben- den Magnetfeld abhangt. Der Dispersionskoeffizient sinkt bereits bei kleinen Magnetfelddichte signifikant ab, je nach GroBe der Par- tikel ist eine Magnetfelddichte von 10 bis 20 mT ausreichend, um ein stabilisiertes Bett ohne beobachtbare Partikelbewegung zu er- zeugen.

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Controlled Shear Affinity Filtration (CSAF) - ein integriertes Membran- verfahren mit Zellseparation und Produktreinigung

gewahrleistet einen nahezu konstanten Transmembrandruck iiber die gesamte Membranflache, was Peakverbreiterungen auf- grund von Stromungsinhomogenitaten unterdriickt.

Zur direkten Adsorption von rekombinantem, huma- nem Gewebeplasminogenaktivator (rht-PA) aus CHO-Zellkultu- ren wurden Affinitatsmembranen auf Basis von Nylonmembra- nen (N66, 0,45 pm, Fa. PALL, Dreieich) mit Dextran-Coating und Lysin als Affinitatsligand hergestellt. Eine Batch-Kultur (I 1) wur- de rnit einem CSAF-Labormodul rnit 60 cm2 Membranflache und einem Stapel von 3 Lysin-Affinitatsmembranen (2.7 ml Volumen der Matrix) in 12 Zyklen bei einem FiltratfluB von 60 1 h-' rn-, und 700 Upm des Rotors aufgearbeitet. Die Gesamtbelastung lag bei 160 1 h-' m-z. Vor jedem Zyklus wurde das System mit einer 0,l N NaOH-Losung gereinigt, um eine irreversible Belagbildung (Fouling) durch Zellbruchstucke und Proteinaggregate zu mini- mieren.

Rht-PA wurde mit hoher Affinitat (KA = lo6 bis lo7 M-l) unter Zellkulturbedingungen an die Affinitatsmembran gebunden und in Gegenwart von 0.2 M Aminocapronsaure im Puf- fer eluiert. Der Transmembrandruck erhohte sich leicht wahrend des Prozesses von Zyklus zu Zyklus, blieb aber unter 0,2 bar, solan- ge die Zellkonzentration unter ehva 2,5 . lo6 Zellen/ml lag. Fouling kann ausgeschlossen werden, da der Anfangsdruck reproduzierbar bei 0,08 bar lag. Die herlebensfahigkeit der Zellen lag konstant bei 90 %. Die Wiederfindung von rht-PA betrug 90 % in einem partikel- freien Eluat, wobei 95 % der Proteine des Mediums (vor allem BSA) abgetrennt wurden.

Der Einsatz der CSAF zur kontinuierlichen Perfusion rnit integrierter Produktaufarbeitung in Langzeitkultivierungen wiirde die Integration einer weiteren Methode ermoglichen. Bei der Etablierung eines solch hochintegrierten Prozesses ist eine Priifung der Auswirkung der Scherung im Modul auf das Zell- wachstum und die Produktbildung notig, da auch subletale Sche- rung unter Umstanden Auswirkungen auf den Zellmetabolismus haben kann.

D I P L . - B I O T E C H N O L , 1. H . V O G E L , D I P L . - I N G . K . H . K R O -

GBF-Gesellschaft fur Biotechnologische Forschung mbH, Bio- verfahrenstechnik, Mascheroder Weg 1, D-38124 Braunschweig.

Abbildung. Schematischer Aufbau des CSAF-Moduls. N E R , D R . R E R . N A T . F . B . A N S P A C H (Vortragender)

Bei Venvendung von Membranen mit selektiven Oberflachen sollte es prinzipiell moglich sein, TangentialfluBfiltration und selektive Produktadsorption zu integrieren. Mit der CSAF wurde eine Tech- nik enhvlckelt, die die direkte Ernte aus Batch-Kulturen sowie prinzipiell die kontinuierliche Perfusion rnit integrierter Produkt- adsorption ermoglicht. Durch den Einsatz eines konischen Rotors (s. Abb.) werden, im Gegensatz zur konventionellen Tangential- fluBfiltration, Scherkraft- und Transmembrandruckerzeugung entkoppelt. Durch die spezielle Rotorgeometrie wird die Einstel- lung hoher Wandschubspannungen ermoglicht, wahrend tieri- sche Zellen aufgrund eines hydrodynamischen Lift-Effektes in den Bereich der scherarmen Kernstromung gedriickt werden. Die Zellen bleiben vital; die Belagbildung wird bis zu FluBraten von 60 bis 80 1 h-' rn-, wirkungsvoll unterdriickt. Losliche Be- standteile des Mediums passieren ungehindert das Porensystem der Mikrofiltrationsmembran; das Zielprotein wird selektiv vom Affinitatsliganden zuriickgehalten. Die spezielle Hydrodynamik