Ooit begon het met voorverpakte bufferoplossingen in plastic zakken. Maar zulke zakken maken steeds vaker integraal deel uit van productieprocessen; soms als wegwerpbinnenbekleding van roestvaststalen vaten, soms als complete plastic reactor. Vaak koop je ze compleet met plastic sensoren, roerwerk en aansluitslangetjes. Weggooien en een nieuwe nemen is de snelste én meest zekere manier om de steriliteit te garanderen bij de volgende productiebatch, zo luidt de grote belofte van single-use bioprocessing.

Maar wanneer is het echt de moeite? Norbert Klein, head of manufacturing science and technology bij vaccinproducent GSK, vat desgevraagd de grote lijnen samen. ‘Of je wel of niet naar single-use gaat, hangt af van wat het beste past bij specifieke behoeftes. Voor een grootschalig proces in een fabriek die één product maakt, is een traditionele roestvaststalen bioreactor misschien het beste. Voor een multiproductfaciliteit kies je wellicht voor single-use.’ Bij GSK nemen ze zulke beslissingen per geval, op basis van een uitgebreide business assessment die technische haalbaarheid, investerings- en bedrijfskosten, implementatietijd en duurzaamheidsaspecten omvat.

Zwaar tillen

Ook Frank Hopstaken, teamleider single-use bioprocessing bij leverancier GE Healthcare, ziet zelden toegevoegde waarde wanneer je één product maakt op grote schaal. ‘Behalve dan voor aanvoer van buffervloeistoffen of opslag van je eindproduct.’ De grens ligt bij 2.500 l. ‘Op dit moment geldt dat als de grootste maat die nog handelbaar is. Maar het is wel risicovol: om met zo’n zak om te gaan, heb je twee of drie operators nodig, en dat vergroot de kans op lekken. Dat is niet alleen een kostenpost, maar kan ook een veiligheidsrisico zijn.’

Heb je het over minder dan 2.000 l, dan kun je in Hopstakens optiek wel bijna elke processtap of unit operation vervangen door single-use. GE Healthcare heeft een calculator online staan als globale richtlijn. ‘Twee factoren spelen een rol: hoeveel verschillende processen je hebt, en om hoeveel product het gaat. Maak je één ton monoklonale antilichamen per jaar met een titer van 4 g/l, dan speel je quitte en adviseren we bij roestvast staal te blijven. Bij 500 kg levert single-use wel voordeel op.’

De juiste match

Soms kun je eigenlijk niet anders, bijvoorbeeld bij Kiadis Pharma in Amsterdam, dat binnenkort een immuuntherapie in productie hoopt te nemen ter ondersteuning van beenmergtransplantaties. Dat betekent een eigen productiebatch voor elke patiënt, legt director technology and development Mathieu Streefland uit. ‘We moeten dus heel veel batches achter elkaar kunnen draaien. Nu valt het nog mee, maar we zitten in fase 3 van de klinische tests, dus de aantallen beginnen op te lopen. Voor ons is single-use de enige manier om snel genoeg van batch naar batch te gaan. Het is gelukkig wel kleinschalig: het proces verloopt in meerdere stappen en in verschillende zakken, maar het grootste volume is 1 l en uiteindelijk hou je een zakje met 20 ml product over.’

‘Voor implementatie ben je een of twee jaar verder’

Bioprocess-expert John Rook plaatst wel een kanttekening. Hij werkt bij Halix in Leiden, een contract manufacturing organization (CMO) die biofarmaceutische ingrediënten maakt voor derden. ‘Eigenlijk kun je met single-use heel veel dingen juist wél. Sommige dingen worden veel makkelijker. Maar zeker als CMO moet je bij elk project nagaan of alle onderdelen wel geschikt zijn.’

Ook Hopstaken benadrukt dat het de verantwoordelijkheid van de eindgebruiker is om aan te tonen dat de gekozen componenten aansluiten op zijn productieproces. Sommige oplosmiddelen, zoals formaldehyde, matchen bijvoorbeeld niet met bepaalde plastics. Additieven die de soepelheid en de gasdichtheid verbeteren, kunnen erdoor uitlogen. Ook hogere temperaturen zijn een aandachtspunt: vaak kun je niet boven de 40 à 60 °C gaan.

Opraken voorraad

De grootste uitdaging schuilt echter in de logistiek. Je loopt altijd een risico dat het verse plastic niet op tijd binnenkomt. ‘Als CMO hebben we een strakke tijdlijn: klanten willen het liefst gisteren beginnen’, stelt Rook. ‘Soms moet je dan proberen een omweg te bedenken, technisch of logistiek.’ Standaardisatie van componenten zou helpen, want in de praktijk is het lang niet vanzelfsprekend dat een koppelstuk van leverancier A past op dat van leverancier B.

‘Een stalen vat heb je altijd bij de hand, maar bij single-use lever je jezelf helemaal over aan een leverancier’, vindt ook Streefland. Als voorbeeld noemt hij de centrifuge die deel uitmaakt van Kiadis’ productieproces. ‘Dat is een specifiek apparaat met consumables die ook specifiek zijn voor die ene leverancier. Daar zit je aan vast. Je kunt er wel een back-up voor ontwikkelen, maar die moet je dan ook meenemen in je registratieproces en dat gaat wel heel ver.’

Je moet dan maar hopen dat de voorraad nooit opraakt. ‘Bij Kiadis hebben we er nog niet in ernstige mate last van gehad, maar naarmate je meer gaat gebruiken, neemt het risico toe’, vervolgt Streefland. ‘As je het hebt over duizenden batches, kun je je geen pakhuis meer veroorloven met voorraad voor een halfjaar. Hooguit kun je afspraken maken met de leverancier dat hij die voorraad zelf aanhoudt en in gedeeltes aanlevert.’

Vandaar dat Kiadis-medewerkers preventief langsgaan bij leveranciers om de robuustheid van hun productieprocessen te controleren. ‘Ze nemen ook de kwaliteitsborging onder de loep, en de manier waarop zo’n bedrijf omgaat met zijn eigen toeleveranciers. En bij kleintjes is het risico hoger dat ze failliet gaan, zelfs als ze hun zaakjes op orde hebben.’

Ook afspraken over continuïteit zijn belangrijk. ‘Als een bepaalde component uit productie gaat, zit daar een notificatieplicht op: je moet het drie à vijf jaar van tevoren aangeven. Dat lijkt lang, maar overschakelen op iets anders is veel werk. Het ontwikkeltraject beslaat al zes maanden tot een jaar, en dan moet je nog naar de autoriteiten om het geaccepteerd te krijgen. Voordat je het kunt implementeren ben je toch wel een of twee jaar verder’, stelt Streefland.

In het uiterste geval moet je volgens hem afzien van veelbelovende innovaties. ‘Op een beurs vind je een leuke oplossing, die ook blijkt te werken. Maar wat is het voor een bedrijf? Wat is de betrouwbaarheid?’

Kritisch

En dan is er nog het duurzaamheidsaspect. ‘Ik werk in de circulaire economie en daar gebruiken ze dit soort vaten niet’, vertelt Ruud Heshof, projectleider fermentatietechnologie bij de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN). Hij is niet per se tegen single-use, maar toont zich wel kritisch, en lang niet alleen vanwege technische beperkingen op het gebied van druk, temperatuur en roersnelheid.

‘Ik lees nooit iets over de CO₂-emissies’

‘Het enige dat ze met het afval kunnen, is verbranden. Daar komt veel CO₂ bij vrij. Datzelfde geldt voor de productie van kunststof. Vaak hoor ik het tegenargument dat single-use qua gebruik en productie minder energie kost, en ik denk dat plastic zakken dit onder de streep inderdaad wel zullen winnen. Maar ik lees nooit iets over die CO2-emissies. Wat dát betreft ben ik gunstiger bezig als ik stalen vaten steriliseer met zonne-energie.’