Startseite » Technik » Fertigung »

In speziellen Spritzgussteile entstehen CAR-T-Zellen

Kunststofftechnik
Spritzgussteile aus leitfähigem Material für die CAR-T-Zellen-Therapie

Sowohl für die Forschung als auch für eine innovative Krebsimmuntherapie, die CAR-T-Zell-Therapie werden gentechnisch veränderte Zellen eingesetzt. Um diese zu generieren, sind Kunststoffkomponenten mit ganz speziellen Eigenschaften im Einsatz. Spritzgussspezialist RKT hat die Teile mit entwickelt und stellt auch das Fertigungs-Know-how bereit.

Michaela Wassenberg
Fachjournalistin in Nürnberg

Elektroporation ist ein Verfahren, das im Life-Science-Bereich vielfältig genutzt wird: Ein elektrischer Impuls macht die Zellmembran, die normalerweise jede Zelle vollständig umschließt und den Zellinhalt von der Umgebung trennt, kurzzeitig durchlässig. Das bietet Forschern die Möglichkeit, auch große Moleküle in die Zelle einzuschleusen. Die Methode funktioniert für Erbmaterial wie DNA oder RNA genauso wie für Proteine.

Das Verfahren wird bereits eingesetzt, um Krebserkrankungen zu behandeln. Ein Beispiel sind Leukämiepatienten, die auf konventionelle Behandlungen wie Chemotherapien nicht ansprechen. Eine innovative Krebsimmuntherapie, die seit 2018 auch in Europa zugelassen ist, setzt auf körpereigene Abwehrzellen. Diese werden gentechnisch so verändert, dass sie die Krebszellen erkennen und eliminieren können.

Dafür müssen patientenspezifische Abwehrzellen, so genannte T-Zellen, aus dem Körper entnommen und außerhalb modifiziert werden. Sobald der Mediziner die veränderten Zellen wieder in den Blutkreislauf einbringt, beginnen sie, die Krebszellen zu bekämpfen.

CAR-T-Zellen-Therapie: Option für die Krebstherapie

Verändert wird an den T-Zellen der Bereich, der an die Krebszellen bindet – was im englischen als Chimeric Antigen Receptor oder kurz CAR bezeichnet wird. Dieser Bezeichnung verdankt auch die Behandlungsform ihren Namen: Die CAR-T-Zellen-Therapie hatte 2012 ihren Durchbruch in den USA. Damals behandelten die Ärzte die siebenjährige Emily Whitehead, die an einer aggressiven Leukämieform litt. Nach der Behandlung kehrte die Erkrankung nicht zurück.

Inzwischen arbeiten viele namhafte Pharma-Unternehmen und auch Start-ups im Bereich der zelltherapeutischen Medizin und erzeugen die erforderlichen genmanipulierten Zellen. Eines davon ist die Schweizer Lonza Group Ltd aus Basel. Das Pharmaunternehmen hat eine Technik für den ‚Produktionsprozess‘ der gentechnisch veränderten Zellen entwickelt. Seine Nucleofector-Technologie öffnet zum Beispiel die Zellmembran der vom Patienten entnommenen T-Zellen durch Elektroporation. Dabei befinden sich die Zellen in einem Kunststoffbehälter, in dem die elektrischen Impulse ihre Wirkung ausüben – weshalb der Behälter auch Metallpins als Anschlüsse braucht. Für die Herstellung im Spritzguss ist das eine Herausforderung.

Partner bei Entwicklung und Fertigung der Kunststoffteile

Bei Fragen der industriellen Fertigung der Kunststoffkomponenten hat Lonza mit der Rodinger Kunststofftechnik GmbH zusammengearbeitet, deren Fachleute von Anfang an ihre Expertise eingebracht haben und so das Projekt mit zum Erfolg begleiten konnten. Dr. Christoph Zander, Head of Production der Lonza Cologne, bestätigt: „RKT ist für Lonza seit Jahren ein kompetenter sowie verlässlicher Partner.“

Die Elektroporation wird aber nicht nur in speziellen Therapiefällen angewendet, sondern bietet viele weitere Einsatzmöglichkeiten im Bereich Life Science. Die Nucleofector-Technologie verbessert die Elektroporation so, dass sich Genmaterial in verschiedene Zellen besonders effizient einbringen lässt – auch in Zelltypen, die bisher schwierig zu verändern waren.

Die herzustellenden Kunststoffkomponenten, in denen sich die Zellen während der Elektroporation befinden, sollten sich prinzipiell für alle Anwendungsmöglichkeiten des Nucleofectors eignen: sowohl für die Forschungsarbeiten im Labor als auch für die Einsätze, bei denen Therapiematerial hergestellt wird. Bei den letztgenannten sind die Anforderungen an die Hygiene besonders hoch.

Leitfähige Kunststoffteile: Herausforderung für die Werkzeugform

Für alle Bauteile aber ist zunächst ein Kunststoffgemisch vonnöten, das im Zweikomponentenspritzguss verarbeitet wird. Zunächst wird ein transparenter, nicht-leitender Kunststoff in die Form eingefüllt, als zweite Komponente folgt ein leitfähiger Kunststoff, über den der Stromimpuls erfolgen kann. Solche leitfähigen Kunststoffe sind keine einfach zu handhabenden Materialien, da sie zu einem erhöhten Verschleiß in den Werkzeugformen führen. Entsprechend steigt der Aufwand für das Warten und Pflegen der Formen.

Eine weitere Herausforderung ist die Integration von Metallpins, die als Anschlüsse fungieren. Über sie wird der als Nucleocuvette bezeichnete Behälter mit dem Gerät verbunden, das den Strom liefert. Die Pins müssen optimal in das Werkzeug eingebracht und dann mit Kunststoff umspritzt werden. Das gilt für alle Bauteile, die RKT für Lonza herstellt. Diese unterscheiden sich untereinander vor allem in der Form und im Flüssigkeitsvolumen, das sie aufnehmen müssen.

Unterschiedliche Volumina für die verschiedenen Anwendungen erforderlich

Für Forschung und Entwicklung brauchen die Molekularbiologen Behälter, so genannte Platten, mit vielen kleinen bis kleinsten Kavitäten, die auch als „Wells“ bezeichnet werden. Typisch sind 24 oder auch 384 Wells pro Platte. Damit lässt sich in einem Durchgang eine ganze Reihe unterschiedlicher Versuche mit dem einpipettierten Zellmaterial durchführen. Ganz anders sieht es aus, wenn Zellen für die Therapie gebraucht werden. Hier werden größere Mengen an Flüssigkeit mit Zellmaterial im Durchflussverfahren bearbeitet, um eine für die T-Zellen-Therapie ausreichende Menge an modifizierten Zellen herzustellen. Dafür gilt es, eine so genannte Large Volume Cartridge, kurz LV-Cartridge, herzustellen.

Aber abgesehen vom Volumen und der Gestaltung der Behältnisse unterscheiden sich auch die Produktionsanforderungen und Bauteilqualitäten, die für die Forschung oder den Therapieeinsatz zu erfüllen sind. Bauteile für den Laborbereich sind Non-GMP-Produkte, die unter kontrollierten Weißraum-Bedingungen oder ISO 8 gefertigt werden – für die Therapie geeignet sind hingegen nur GMP-Komponenten, die den Vorgaben für Good Manufacturing Practice entsprechen. Dazu gehört zum Beispiel eine ISO7-Reinraum-Qualifizierung.

„Die Unterscheidung zwischen GMP- und Non-GMP-Produkten ist bedeutend“, sagt Andreas Persch, Leiter Vertrieb und Projekte bei RKT. Denn wenn im Labor ein Probenträger einmal mit Partikeln kontaminiert sein sollte, schlage allenfalls eine Versuchsreihe fehl und müsse wiederholt werden. Die Verunreinigung einer Komponente im Therapiebereich könne dagegen schwerwiegende Folgen wie zusätzliche, lebensbedrohliche Infektionen für bereits immungeschwächte Patienten nach sich ziehen. „Insofern sind wir uns der Verantwortung bei der Produktion therapierelevanter Bauteile sehr bewusst, und unsere Fachkräfte halten sich strikt an die Hygienevorgaben, die in einem ISO7-Reinraum gelten.“

Kunststoffgerechte Designs bis hin zur Verpackung

Im Anschluss an den Kunststoffspritzguss werden die Teile schließlich in einem weiteren Reinraum zum fertigen Produkt assembliert und in einer Primärverpackung mit einer Folie verblistert. Diese Folie ist undurchlässig für Kontaminationen, lässt aber Gase durch. Das ist wichtig, da Bauteile für Lonza direkt in der Primärverpackung sterilisiert werden. Das Pharma-Unternehmen übernimmt schließlich die Sekundärverpackung, und fügt weiteres Zubehör, wie Reagenzien oder Pipetten, zu einem Kit zusammen.

Für RKT sind Entwicklungsprojekte wie das von Lonza besonders vorteilhaft – für beide Seiten, so Andreas Persch: „Wenn wir frühzeitig einbezogen werden – wie es hier der Fall war –, können wir die Designs oder Prototypen, die uns vorgelegt werden, kunststoffgerecht optimieren und anpassen.“ Es gelte ja, eine solche ‚Erfindung‘ serientauglich zu gestalten. „Wir beraten dann zu Kunststoffen und Kunststoffmischungen, die eventuell besser geeignet sein könnten, und begleiten das Unternehmen so in die industrielle Produktion.“ Auch kleinere Auftragsmengen wie bei der Nucleofector-Technologie mit ihren sehr speziellen Anwendungsfällen, seien interessant. „Das Fertigungsvolumen ist nicht riesig“, räumt Persch ein. „Aber gerade kleinere und mittlere Unternehmen benötigen oft Unterstützung beim Schritt in die Serienfertigung. Das ist eine unserer Kernkompetenzen.“


Weitere Informationen

RKT ist international tätig im Werkzeugbau, Kunststoffspritzguss, der Befüllung und Montage von Komponenten und Fertigprodukten für Medtech, Pharma und Diagnostik.

www.rkt.de


Kontakt zum Spritzgussspezialisten:

RKT Rodinger Kunststoff-Technik GmbH
Ernst-Abbe-Strasse 3
D – 93426 Roding/ Germany
Telefon: +49 94 61 954–0
E-Mail: info@rkt.de

Aktuelle Ausgabe
Titelbild medizin technik 2
Ausgabe
2.2022
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Titelthema: Quantentechnologie in der Medizin

Quantensensoren ermöglichen Messungen an der Grenze des physikalisch Machbaren

Alle Webinare & Webcasts

Webinare aller unserer Industrieseiten

Aktuelles Webinar

Multiphysik-Simulation

Medizintechnik: Multiphysik-Simulation

Whitepaper

Whitepaper aller unserer Industrieseiten

Anzeige

Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de