Insulin gehört zu den am häufigsten produzierten Biopharmazeutika weltweit. Da Hunderte von Millionen Menschen auf Insulin zur Behandlung von Diabetes angewiesen sind, sind Zuverlässigkeit und Präzision in jedem Schritt der Herstellungskette entscheidend. Unter diesen Schritten wird das Mischen oft unterschätzt, dabei ist es der Prozessschritt, der Produktqualität, Proteinintegrität und Prozesseffizienz maßgeblich bestimmt.
Warum ist das Mischen in der Insulinproduktion so kritisch?
Die Herausforderung liegt in den abschließenden Aufbereitungsstufen. Da Insulin direkt in den Blutkreislauf injiziert wird, muss jede Ampulle eine hochpräzise Konzentration aufweisen. Die Herstellung von Dosierlösungen erfordert gründliches Mischen großer Volumina bei gleichzeitiger Wahrung der Integrität eines Proteins, das äußerst empfindlich gegenüber mechanischer Belastung ist. Intensive Turbulenzen lösen Aggregation aus, die von frühzeitiger Clusterbildung bis hin zu irreversibler Fibrillenbildung fortschreitet. Einmal denaturiert, kann das Protein nicht mehr zurückgewonnen werden. Die Folge sind fehlerhafte Qualitätskontrollen und Chargenverluste.
Der FUNDAMIX® Vibro-Mischer von DrM Group begegnet dieser Herausforderung direkt. Seine elektromagnetische Vibrationstechnologie ermöglicht gründliches, homogenes Mischen ohne mechanische Beanspruchung, Steriltätsrisiken oder die Reinigungskomplexität, die mit konventionellen Rührwerksbehältern verbunden sind. Mehr als 580 FUNDAMIX®-Einheiten sind in pharmazeutischen und biotechnologischen Einrichtungen in 41 Ländern installiert, wobei die Insulinproduktion zu den etabliertesten Anwendungen gehört.
Wie löst FUNDAMIX® das Problem?
Konventionelle Rührwerke erzeugen intensive Turbulenzzonen nahe der rotierenden Rührerspitze. Selbst bei moderaten Drehzahlen reichen diese Zonen aus, um die Aggregation empfindlicher Proteine einzuleiten. Je schneller der Rührer rotieren muss, um Homogenisierung zu erreichen, desto größer ist das Risiko für das Produkt. Der FUNDAMIX® Vibro-Mischer eliminiert diesen Zielkonflikt vollständig.
Der FUNDAMIX® Vibro-Mischer arbeitet nach einem grundlegend anderen Prinzip. Eine elektromagnetische Antriebseinheit lässt eine perforierte Mischplatte mit kontrollierter Frequenz und Amplitude vertikal oszillieren. Dadurch wird eine axiale Strömung im Behälter erzeugt, ohne dass rotierende Komponenten mit dem Produkt in Kontakt kommen. Die Mischintensität kann in Echtzeit durch unabhängige Anpassung von Frequenz und Amplitude reguliert werden, ohne das System anhalten oder zerlegen zu müssen.
Das Ergebnis ist ein gründliches, homogenes Mischen bei einem Bruchteil des spezifischen Leistungseintrags eines rotierenden Rührers und mit einer turbulenten Reynolds-Zahl weit unterhalb der Schwelle, ab der Proteinschäden auftreten:
| Parameter | FUNDAMIX® Vibro-Mischer | Rotierendes Rührwerk |
|---|---|---|
| Spezifische Leistung (W/m³) | 510 | 8,600 |
| Dimensionslose Mischzeit | 1.5 – 3 | 10 – 100 |
| Turbulente Reynolds-Zahl | 20 – 300 | > 10,000 |
Gimba et al., Chem. Eng. & Tech., 2026. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ceat.70149
Was bedeutet das für die GMP-Pharmaproduktion?
Neben dem Schutz des Proteins benötigen Insulinhersteller Mischanlagen, die sich nahtlos in eine validierte cGMP-Produktionsumgebung integrieren lassen. FUNDAMIX® ist genau dafür konzipiert.
Alle produktberührenden Oberflächen sind CIP (Cleaning-in-Place)- und SIP (Sterilization-in-Place)-kompatibel. Die Membrandichtungseinheit ist nach FDA, USP Class VI und EN 10204 3.1 zertifiziert. Die Antriebseinheit verfügt standardmäßig über IP65-Schutz, mit einer ATEX-Option für explosionsgefährdete Bereiche. Aufgrund des Wegfalls rotierender Teile sind keine komplexen mechanischen Dichtungen, Wirbelbrecher oder Prallplatten erforderlich, die die Reinigungsvalidierung erschweren, was zu einem vereinfachten Validierungspaket und kürzerer Zeit bis zur Qualifizierung führt.
Das System skaliert vom Labormaßstab bis zur Vollproduktion über vier Mischergrößen (FM-1 bis FM-4+) und deckt Behältervolumina von 0,5 Litern bis 12.000 Litern ab. Die tief positionierte Mischplatte gewährleistet effektives Mischen auch bei reduzierten Füllvolumina, was bei Auflösungs- und Formulierungsschritten wichtig ist, bei denen Sumpfverluste eine Rolle spielen.
Für die Prozesssteuerung ermöglicht der Vibro-Controller VC-201 die direkte Einstellung von Frequenz und Amplitude. Für Anlagen, die eine vollständige Automatisierung erfordern, lässt sich der FUNDAMIX® Vibro-Controller in PLC/HMI- und SCADA-Systeme integrieren und erfüllt FDA 21 CFR Part 11, einschließlich Audit-Trail und elektronischer Unterschriftsfunktionen.
DrM liefert FUNDAMIX® auch als komplette Turnkey-Anlagen für die Insulinherstellung, die Mischbehälter, CIP/SIP-Skids, Filtrationseinheiten, Versorgungseinheiten und Automatisierung in einem einzigen werksgeprüften System vereinen. Test- und Mieteinheiten sind für die Prozessvalidierung vor einer vollständigen Investition verfügbar.
Was macht FUNDAMIX® zur richtigen Wahl für das Mischen von Insulin?
Die Kombination aus proteinschonendem Mischen, schneller Homogenisierung, vollständig sterilem Betrieb und unkomplizierter GMP-Konformität hat FUNDAMIX® zur bevorzugten Wahl für Insulinhersteller weltweit gemacht. Es löst die zentrale technische Herausforderung des Prozesses: eine gründliche Durchmischung zu erzielen, ohne die mechanischen Belastungsereignisse, die Proteindenaturierung und Chargenausfälle auslösen.
Die Technologie wird in den wichtigsten Mischschritten der Insulinherstellung eingesetzt, einschließlich der Auflösung des Wirkstoffs, der Herstellung von Formulierungspuffern und der Aufbereitung der endgültigen Dosierlösung, wobei jeder Schritt unterschiedliche Anforderungen an Mischhomogenität und Behälterhygiene stellt.
Mit Referenzen, die Insulin, Plasmaprodukte, Impfstoffe und andere Biologika umfassen, bringt DrM tiefgreifende Anwendungserfahrung in jede Installation ein. Maßstabsgetreue Laboreinheiten ermöglichen es Prozessteams, die Mischleistung und das Scale-up-Verhalten zu validieren, bevor sie sich für eine Produktionsanlage entscheiden, und reduzieren so das Risiko in jeder Phase des Projektlebenszyklus.
Für weitere Informationen zum FUNDAMIX® Vibro-Mischer und seinen pharmazeutischen Anwendungen wenden Sie sich an uns unter [email protected].
Referenzen:
Independent academic review: Gimba et al., Vibromixers as an Alternative to Stirred Tanks: Design, Performance Characteristics, and Applications, Chemical Engineering & Technology, 2026.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ceat.70149
