Level: Mittelstufe
Andreas Trautmann, F & E-Wissenschaftler, Lonza AG
Claire Baril, Wissenschaftlerin USP Development, Lonza AG
Design of Experiments (DOE) ist ein häufig verwendetes und zeitsparendes Werkzeug in der industriellen Biotechnologie zur Optimierung der Prozessparameter des mikrobiellen Anbaus. Die Entwicklung von Standardansätzen für solche Experimente erleichtert die Übertragbarkeit auf Kunden sowie die Vergleichbarkeit zwischen ähnlichen Projekten.
In dieser Fallstudie zeigen wir einen allgemeinen Ansatz zur Optimierung von Prozessparametern in kleinen Bioreaktoren, einschließlich einer anschließenden Validierung des DOE-Modells im Vorpilotenmaßstab. Das Softwaretool Custom Design in JMP wurde angewendet, um ein I-optimales Antwortoberflächendesign mit drei Mittelpunkten zu generieren. Insgesamt wurden vier kontinuierliche Faktoren basierend auf empirischen Erkenntnissen und vorläufigen Daten aus Dispositionsläufen ausgewählt.
Ein Hauptziel von DoE-Ansätzen in der industriellen Biotechnologie besteht darin, die Ausbeute, z. B. Konzentration oder Titer, des Endprodukts zu erhöhen. Durch die Anwendung des benutzerdefinierten Designs in JMP konnten wir den Produkttiter erheblich erhöhen. Das generierte Modell konnte die Ausgangsvariable innerhalb des charakterisierten Bereichs genau vorhersagen, obwohl drei der vierundzwanzig Versuchsläufe nicht erfolgreich waren. Darüber hinaus ermöglichten die JMP Data Exploration-Tools eine schnelle Bewertung der Datenqualität sowie zeitabhängige Faktorkorrelationen, was zur Verbesserung des DOE-Modells beitrug.
