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The development and adoption of digital twins (DT) for Quality-by-Design (QbD)-based processes with flexible operating points within a proven acceptable range (PAR) and automation through Advanced Process Control (APC) with Process Analytical Technology (PAT) instead of conventional process execution based on offline analytics and inflexible process set points is one of the great challenges in modern biotechnology. Virus-like particles (VLPs) are part of a line of innovative drug substances (DS). VLPs, especially those based on human immunodeficiency virus (HIV), HIV-1 Gag VLPs, have very high potential as a versatile vaccination platform, allowing for pseudotyping with heterologous envelope proteins, e.g., the S protein of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). As enveloped VLPs, optimal process control with minimal hold times is essential. This study demonstrates, for the first time, the use of a digital twin for the overall production process of HIV-1 Gag VLPs from cultivation, clarification, and purification to lyophilization. The accuracy of the digital twins is in the range of 0.8 to 1.4% in depth filtration (DF) and 4.6 to 5.2% in ultrafiltration/diafiltration (UFDF). The uncertainty due to variability in the model parameter determination is less than 4.5% (DF) and less than 3.8% (UFDF). In the DF, a prediction of the final filter capacity was demonstrated from as low as 5.8% (9mbar) of the final transmembrane pressure (TMP). The scale-up based on DT in chromatography shows optimization potential in productivity up to a factor of 2. The schedule based on DT and PAT for APC has been compared to conventional process control, and hold-time and process duration reductions by a factor of 2 have been achieved. This work lays the foundation for the short-term validation of the DT and PAT for APC in an automated S7 process environment and the conversion from batch to continuous production.
Different mechanisms mediate the toxicity of RNA. Genomic retroviral mRNA hijacks infected host cell factors to enable virus replication. The viral genomic RNA of the human immunodeficiency virus (HIV) encompasses nine genes encoding in less than 10 kb all proteins needed for replication in susceptible host cells. To do so, the genomic RNA undergoes complex alternative splicing to facilitate the synthesis of the structural, accessory, and regulatory proteins. However, HIV strongly relies on the host cell machinery recruiting cellular factors to complete its replication cycle. Antiretroviral therapy (ART) targets different steps in the cycle, preventing disease progression to the acquired immunodeficiency syndrome (AIDS). The comprehension of the host immune system interaction with the virus has fostered the development of a variety of vaccine platforms. Despite encouraging provisional results in vaccine trials, no effective vaccine has been developed, yet. However, novel promising vaccine platforms are currently under investigation.
Despite great efforts to develop a vaccine against human immunodeficiency virus (HIV), which causes AIDS if untreated, no approved HIV vaccine is available to date. A promising class of vaccines are virus-like particles (VLPs), which were shown to be very effective for the prevention of other diseases. In this study, production of HI-VLPs using different 293F cell lines, followed by a three-step purification of HI-VLPs, was conducted. The quality-by-design-based process development was supported by process analytical technology (PAT). The HI-VLP concentration increased 12.5-fold while >80% purity was achieved. This article reports on the first general process development and optimization up to purification. Further research will focus on process development for polishing and formulation up to lyophilization. In addition, process analytical technology and process modeling for process automation and optimization by digital twins in the context of quality-by-design framework will be developed.
Abstract
Due to their pronounced bioactivity and limited availability from natural resources, metabolites of the soft coral Pseudopterogorgia elisabethae, such as erogorgiaene and the pseudopterosines, represent important target molecules for chemical synthesis. We have now developed a particularly short and efficient route towards these marine diterpenes exploiting an operationally convenient enantioselective cobalt‐catalyzed hydrovinylation as the chirogenic step. Other noteworthy C−C bond forming transformations include diastereoselective Lewis acid‐mediated cyclizations, a Suzuki coupling and a carbonyl ene reaction. Starting from 4‐methyl‐styrene the anti‐tubercular agent (+)‐erogorgiaene (>98 % ee) was prepared in only 7 steps with 46 % overall yield. In addition, the synthesis of the pseudopterosin A aglycone was achieved in 12 steps with 30 % overall yield and, surprisingly, was found to exhibit a similar anti‐inflammatory activity (inhibition of LPS‐induced NF‐κB activation) as a natural mixture of pseudopterosins A−D or iso‐pseudopterosin A, prepared by β‐D‐xylosylation of the synthetic aglycone.
Der vorliegende Bericht ist ein ökonomischer Vergleich
verschiedener Varianten der Überschussschlamm
(ÜSS)-Verwertung der Sickerwasseranlage
auf der Deponie des Entsorgungszentrums Leppe
mit dem aktuellen Entsorgungsweg. Als Vergleichsparameter
werden die Jahresvollkosten herangezogen.
Der derzeitige Entsorgungsweg über die kommunale
Kläranlage wird hierbei als Basisvariante
betrachtet und mit alternativen Behandlungs- und
Verwertungsmöglichkeiten verglichen. Hierbei werden
verschiedene Varianten mit unterschiedlichen
Ausführungen der Komponenten Lagerung, Entwässerung,
Trocknung, Transport und Verbrennung
gegenübergestellt.
In der vorliegenden Arbeit wurde eine HPLC-Methode mit der dazugehörigen Probenvorbereitung entwickelt, welche es ermöglicht Essigsäure und Acrylsäure in komplexen Matrizes wie Deponiesickerwasser zu bestimmen. Hauptaugenmerk lag dabei auf der Matrixreduzierung, die bei 96 % lag. Die Wiederfindung der Analyten Essigsäure und Acrylsäure liegt bei der beschriebenen Methode bei ca. 100 %.
Biogas, mit geringen Konzentrationen an Methan, entsteht unter anderem bei verschiedenen industriellen Prozessen. Wegen der Umweltschädlichkeit des Methans gilt es dessen Eintrag in die Umwelt zu vermeiden.
Das Ziel des vorgestellten Projektes war die Überprüfung eines umweltfreundlichen Verfahrens zur Reduzierung des Methans durch methanotrophe Bakterien. Die einzelnen Batchversuche liefen über 15 Stunden und zeigten eine starke Reduzierung des Methans von 18 auf 1 Vol.-%.
Messverfahren zur Erfassung der potenziellen Ökotoxizität in anaeroben und aeroben Abbauprozessen
(2014)
In der vorliegenden Ausarbeitung werden die etablierten Verfahren zur Bestimmung der Ökotoxizität erläutert, mit dem Ziel weitere Bioaktivitätsparameter zur Charakterisierung der biologischen Prozesse bei der Forschungsgemeinschaft :metabolon zu integrieren.
Die Erfassung der Toxizität beruht bei den vorgestellten Methoden auf der Messung der Lumineszenz, der Sauerstoffverbrauchsrate oder der Zellzahl. In Abhängigkeit von den Eigenschaften der Schadstoffe sowie der biologischen Betriebsbedingungen der Behandlungsstufen ist die Auswahl der bestmöglichen Methode erforderlich.
Mit Hilfe der Inline-ATR-FTIR-Spektroskopie im mittelinfraroten (MIR) Spektralbereich lassen sich gleich mehrere Prozessparameter für Biogasanlagen in Echtzeit und ohne Probenahme verfolgen. Die gemessenen Absorptionsspektren geben simultan Aufschluss über den Gehalt an flüchtigen organischen Säuren (FOS), die alkalische Pufferkapazität (TAC) und die Ammoniumstickstoff-Konzentration (NH4-N).
Dabei können unter Verwendung intelligenter Datenanalyseverfahren, wie z.B. Partial Least Squares (PLS), Regression oder Support Vector Regression (SVR) sowie in kontrollierter Laborumgebung, Vorhersagefehler (RMSECV) von 0.372 g/l (FOS: R2=0.971), 0.336 g/l (TAC: R2=0.996) und 0.171 g/l (NH4-N: R2=0.992) im Falle der PLS, bzw. 0.386, 0.259 und 0.110 g/l für die SVR erreicht werden.
Erste Inline-Messungen in einer Biomüllvergärungsanlage zeigen, dass die erwarteten Absorptionsbanden auch im Prozessbetrieb wiedergefunden werden können. Sie unterliegen jedoch einem ausgeprägten Temperatureinfluss, der bei der Quantifizierung dieser Prozessdaten berücksichtigt werden muss. Weiterführende Untersuchungen sind notwendig, um die Inline-Tauglichkeit des Messsystems unter Beweis zu stellen.