Approaches to Covering the Uninsured: A Guide

Explains the main options for expanding heath insurance coverage -- strengthening the current system, making it more affordable or more accessible, and changing how it is financed -- and their potential impact. Compares current reform proposals

Correlating wine quality indicators to chemical and sensory measurements.

Twenty-seven commercial Californian Cabernet Sauvignon wines of different quality categories were analyzed with sensory and chemical methods. Correlations between five quality proxies-points awarded during a wine competition, wine expert scores, retail price, vintage, and wine region-were correlated to sensory attributes, volatile compounds, and elemental composition. Wine quality is a multi-faceted construct, incorporating many different layers. Depending on the quality proxy studied, significant correlations between quality and attributes, volatiles and elements were found, some of them previously reported in the literature

Characterization and Validation of a Novel GMP-Compliant Magnetic Separator – Process Development and Optimization for Protein Recovery

Monoklonale Antikörperpräparate dominieren heutzutage den biopharmazeutischen Markt. Um mit dem stetig wachsenden Bedarf Schritt halten zu können wurden über die Jahre standardisierte Aufreinigungsverfahren entwickelt und verfeinert. Etablierte Konzerne haben durch immense Investitionen große, unflexible Produktionseinrichtungen geschaffen. Das Aufkommen von flexibleren und weniger kostenintensiven Einmalprodukten und Techniken ermöglichte es auch kleineren Unternehmen und einer steigenden Zahl von Auftragsproduzenten in den Markt einzusteigen. Die dadurch steigende Konkurrenz führt zu einem enormen Kostendruck und somit zu einer stetigen Optimierung von Prozesszeiten, Kosten und Ausbeuten. Zusätzlich führt der wachsende Markt für personalisierte Arzneimittel zu einem verstärkten Bedarf an flexiblen und schnellen Aufreinigungstechniken. Ein Ansatz um die Prozesskosten zu senken und die Produktivität zu steigern ist die Kombination bzw. Zusammenfassung einzelner Prozessschritte zu integrierten Prozessen. Den größten Nutzen hat diese Kombination von Prozessschritten zu Beginn des Aufreinigungsprozesses. Aufgrund dessen sind Verfahren von Interesse, welche die Zellernte mit der Isolation beziehungsweise der ersten Aufreinigung des Zielproduktes vereinen. Typische Beispiele für die Kombination von Fest-Flüssigtrennung, eingesetzt zur Zellernte, und der Isolation des Zielproduktes sind wässrige Zwei-Phasen-Systeme (ATPS) oder Expanded-Bed-Adsorption (EBA). Der Nachteil von ATPS-Systemen besteht in der aufwendigen Entwicklung geeigneter Systeme und der Einbringung prozessbedingter Verunreinigungen, die zur Ausbildung der Phasen von Nöten sind und anschließend durch zusätzliche Prozessschritte entfernt werden müssen. EBA hingegen ist anfällig für Alterungsprozesse des Mediums. Außerdem wird der Durchsatz des Prozesses stark durch die maximale Flussrate limitiert um ein Austragen des Mediums zu vermeiden. Als weiterer Vertreter integrierter Aufreinigungsmethoden hat die Magnetseparation das Potential die industrielle Nachfrage nach einem flexiblen, kostensparenden und schnellen Prozess zu befriedigen. Die Kombination aus funktionalisierten Magnetpartikeln mit hoch-gradienten Magnetseparation ermöglicht eine spezifische Aufreinigung des Zielproduktes direkt aus der Fermentationsbrühe. Der nötige Entwicklungsaufwand ist verglichen mit ATPS und EBA gering, da eine Vielzahl an funktionelle Gruppen bzw. Molekülen aus der Säulenchromatographie bekannt und umfassend beschrieben sind. Magnetische Partikel und Prozesse sind zusätzlich als analytische Technik weit verbreitet und somit ist eine große Auswahl von Partikeln kommerziell erhältlich. Die Vorteile der Magnetseparation liegen neben dem geringeren Entwicklungsaufwand in den schnellen Prozesszeiten aufgrund der erwarteten kurzen Bindezeiten. Zusätzlich besteht nahezu keine Limitierung in den Flussraten. Die Auswahl an Magnetpartikeln und funktionellen Gruppen macht dieses Verfahren flexibel einsetzbar und ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Prozessentwicklung. Des Weiteren können während der Produktion Zeit und somit auch Kosten eingespart werden, bei gleichzeitiger Steigerung der Produktivität durch Verringerung der Anzahl von Prozessschritten. Trotz all dieser Vorteile konnte sich die Magnetseparation bisher nicht als Aufreinigungsmethode im industriellen Umfeld durchsetzen. Dies ist vor allem auf das Fehlen geeigneter GMP-konformer Magnetseparatoren zurückzuführen. Herkömmliche Konstruktionen der Trennmatrix sowie unzureichende Dichtungskonzepte entsprachen nicht den strengen Anforderungen der Zulassungsbehörden für die pharmazeutische Arzneimittelherstellung. Wesentlich für die Einführung eines neuen Geräts in einer GMP geregelten Umgebung ist neben der Funktionalität auch der Nachweis der Reinigungsfähigkeit die für Magnetseparatoren meist nicht gegeben war. Der Nachweis der Reinigbarkeit und die Validierung dieses Prozesses ist erforderlich um die Sicherheit und Gesundheit der Patienten zu gewährleisten. Im Rahmen des Kooperationsprojektes der Andritz GmbH und des Karlsruher Instituts für Technologie sollte der Mangel an einem industriell einsetzbaren Magnetseparator behoben werden. Basierend auf einer ‚Rotor-Stator‘ Separationsmatrix, welche von Franzreb et al. bereits vor mehr als zehn Jahren entwickelt und patentiert wurde, konnte der erste GMP-konforme Magnetseparator entwickelt werden, welcher seit Anfang 2017 kommerziell erhältlich ist. Der entwickelte Separator wird in Abschnitt 4.3.1 vorgestellt. Die wichtigste Neuerung ist das komplett überarbeitete Dichtungskonzept, welches eine effektive Reinigung und Sterilisation ohne Zerlegen des Apparates ermöglicht. PEEK-Elemente dienen sowohl als Abdichtung als auch als Abstandhalter zwischen den Matrixelementen und bieten so einen leicht zu reinigenden, geschlossenen Verfahrensraum ohne Toträume. Die Kammer sowie die Ventilblöcke sind so ausgelegt, dass eine Selbstentleerung des Gerätes möglich ist. Darüber hinaus verhindern hohe Oberflächengüten das Anlagern von Verunreinigungen und vereinfachen die Reinigung des Gerätes. Zur Bestimmung der Systemeigenschaften wurden zwei unterschiedliche kommerziell erhältliche Magnetpartikel verwendet. Zum einen Mag Prep Partikel, welche einen mittleren Durchmesser von 100 nm bis 200 nm aufweisen. Zum anderen wurden M-PVA Partikel verwendet. Diese besitzen laut Hersteller einen mittleren Durchmesser von 1 µm bis 3 µm. Es konnten maximale Filterkapazitäten von 270 g Mag Prep Partikeln bis zu einem 1 %igen Durchbruch erreicht werden. Die Filterkapazität für M-PVA Partikel lag mit 430 g pro Liter Kammervolumen sogar deutlich höher. Die Verwendung viskoser Flüssigphasen führte zu etwas geringeren Filterkapazitäten, wobei der Haupt Einflussparameter auf die Separationseffizienz auf die Eigenschaften der Partikel zurückzuführen ist und nicht bei der Flüssigphase liegt. Hohe Partikelrückgewinnungsraten von über 99 % in Kombination mit prozessrelevanten Daten zu den Partikelbindkapazitäten ermöglichte es die Produktivität des Systems rechnerisch zu ermittelt und zu optimieren. Es zeigte sich, dass mehr als 200 L Fermentationsbrühe pro Tag prozessiert und dabei mehr als 1,6 kg Zielprodukt aufgereinigt werden können. Diese Produktivität sollte durch die Implementierung eines industriell relevanten Proteinreinigungsprozesses validiert werden. Zu diesem Zweck wurde ein Aufreinigungsprozess eines monoklonalen Antikörpers aus einer Zellkultur von Chinesischen Hamster Ovarien für den Magnetseparator entwickelt, um das neue Gerät mit einem Benchmark-Prozess aus der Industrie vergleichen zu können. Es konnten fünf Aufreinigungszyklen mit konstanten Ausbeuten von über 85 %, Reinheiten von über 95 % und einer Reduktion des Wirtszellproteins von mehr als 2,5 log-Stufen hintereinander durchgeführt werden. Die erreichten Prozessausbeuten von über 85 % können mit den intensiv optimierten Plattformprozessen mithalten, während die Reinheiten von 95 % bei säulenbasierten Prozessen etwas höher liegen dürften. Zur Verbesserung der Reinheit kann eine weitere Optimierung des Waschprotokolls und die Wahl optimierter Waschlösungen erwogen werden. Der Hauptvorteil des Magnetseparationsprozesses liegt allerdings in der enormen Zeit- und Materialersparnis durch die Kombination aus Produkternte und chromatographischen Prozessschritten. Durch die Kombination von Zellernte und Reinigung des Zielproduktes können bis zu 25 % der Gesamtprozesskosten eingespart werden, die durch Operationen in der Fest-Flüssig Trennung verursacht werden. Der Vergleich mit säulenbasierten Verfahren ergab zudem eine dreimal höhere Produktivität für den Magnetseparationsprozess. Darüber hinaus kann dieser Prozess aufgrund stabiler Lebendzellzahlen während des gesamten magnetischen Trennprozesses auch als in-situ Trennmethode eingesetzt werden. Der Hauptnachteil magnetischer Trennverfahren liegt in der Batchcharakteristik des Bindeschrittes des Zielmoleküls an die magnetischen Partikel. Bei diesem Prozess wird nur eine Gleichgewichtseinstellung erreicht, was zu einer geringen Beladung der Partikel mit Zielmolekül, insbesondere bei suboptimaler Bindungsaffinität, führt. Allerdings sind hohe Beladungen erwünscht. Zum einen können große so Volumina verarbeiten werden und zum anderen ist eine wirtschaftliche Nutzung der Partikel nur bei hohen Beladungen gegeben. Auf Grund dessen wurde ein Gegenstrom-Bindeprozess entwickelt, der in Abschnitt 2.6.2 vorgestellt wird. Bei diesem Verfahren werden magnetische Partikel und Fermentationsbrühe in einem zweistufigen Batch-Bindungsprozess im Gegenstrom bewegt. So war es möglich die Ausbeute von 74 % für einen einstufigen Prozess auf fast 100 % für den Gegenstromprozess zu steigern. Wie bereits angesprochen ist neben der Prozessentwicklung und Optimierung die Entwicklung von Reinigungsstrategien und dessen Validierung essentiell für eine Produktion unter GMP Richtlinien. Daher wurde für zwei Modellverunreinigungen ein CIP-Verfahren (Cleaning in Place) entwickelt. Für diesen Modellprozess wurden Hämoglobinlösung und Pferdeserum als Kontaminanten verwendet. Als Reiniger kamen COSA CIP 92, ein industrielles Reinigungsmittel auf der Basis von Natriumhydroxid und reine 0,5 M Natronlauge zum Einsatz. Das Reinigungsverfahren lieferte vielversprechende Ergebnisse, da insgesamt weniger als 2 mg Verunreinigungen im gesamten System verblieben. Zur Validierung des Prozesses wurde ein Oberflächenwischtest mit nachgeschalteter Analyse des gesamten organischen Kohlenstoffes (TOC) validiert und verwendet. Die Korrelation zwischen dem TOC-Gehalt und der Konzentration der Kontaminanten zeigte lineare Zusammenhänge über einen weiten Konzentrationsbereich, zudem konnten hohe Rücklöseraten der Kontaminanten aus den verwendeten Tupfern erzielt werden, was die Validierung des Reinigungsprozesses ermöglichte. Die Kombination aus Charakterisierung, Prozessentwicklung und Optimierung sowie einer erfolgreichen Reinigungsvalidierung des ersten GMP konformen hochgradienten Magnetseparators ist ein umfassender Ansatz zur Charakterisierung und Inbetriebnahme des neuen Systems und legt den Grundstein für eine erfolgreiche Implementierung von Magnetseparationsprozessen in industriellen biopharmazeutischen Proteinaufreinigungsprozessen

Fruit volatile analysis using an electronic nose.

Numerous and diverse physiological changes occur during fruit ripening, including the development of a specific volatile blend that characterizes fruit aroma. Maturity at harvest is one of the key factors influencing the flavor quality of fruits and vegetables. The validation of robust methods that rapidly assess fruit maturity and aroma quality would allow improved management of advanced breeding programs, production practices and postharvest handling. Over the last three decades, much research has been conducted to develop so-called electronic noses, which are devices able to rapidly detect odors and flavors. Currently there are several commercially available electronic noses able to perform volatile analysis, based on different technologies. The electronic nose used in our work (zNose, EST, Newbury Park, CA, USA), consists of ultra-fast gas chromatography coupled with a surface acoustic wave sensor (UFGC-SAW). This technology has already been tested for its ability to monitor quality of various commodities, including detection of deterioration in apple; ripeness and rot evaluation in mango; aroma profiling of thymus species; C(6) volatile compounds in grape berries; characterization of vegetable oil and detection of adulterants in virgin coconut oil. This system can perform the three major steps of aroma analysis: headspace sampling, separation of volatile compounds, and detection. In about one minute, the output, a chromatogram, is produced and, after a purging cycle, the instrument is ready for further analysis. The results obtained with the zNose can be compared to those of other gas-chromatographic systems by calculation of Kovats Indices (KI). Once the instrument has been tuned with an alkane standard solution, the retention times are automatically converted into KIs. However, slight changes in temperature and flow rate are expected to occur over time, causing retention times to drift. Also, depending on the polarity of the column stationary phase, the reproducibility of KI calculations can vary by several index units. A series of programs and graphical interfaces were therefore developed to compare calculated KIs among samples in a semi-automated fashion. These programs reduce the time required for chromatogram analysis of large data sets and minimize the potential for misinterpretation of the data when chromatograms are not perfectly aligned. We present a method for rapid volatile compound analysis in fruit. Sample preparation, data acquisition and handling procedures are also discussed

Marine plastic debris emits a keystone infochemical for olfactory foraging seabirds.

Plastic debris is ingested by hundreds of species of organisms, from zooplankton to baleen whales, but how such a diversity of consumers can mistake plastic for their natural prey is largely unknown. The sensory mechanisms underlying plastic detection and consumption have rarely been examined within the context of sensory signals driving marine food web dynamics. We demonstrate experimentally that marine-seasoned microplastics produce a dimethyl sulfide (DMS) signature that is also a keystone odorant for natural trophic interactions. We further demonstrate a positive relationship between DMS responsiveness and plastic ingestion frequency using procellariiform seabirds as a model taxonomic group. Together, these results suggest that plastic debris emits the scent of a marine infochemical, creating an olfactory trap for susceptible marine wildlife

GC-Recomposition-Olfactometry (GC-R) and multivariate study of three terpenoid compounds in the aroma profile of Angostura bitters.

Foods and beverage aroma results from multicomponent mixtures of volatile compounds present in the food that interact with olfactory receptors and produce a perceptual response in the brain. However, the perceptual interactions that occur when complex odor mixtures are combined are not well understood. Here we used Gas chromatography-Recomposition-Olfactometry (GC-R) to better understand the role that individual compounds have on the perceived sensory aroma of bitters. Bitters are the concentrated alcoholic extract of flavorful plant materials with a wide range of complex sensory and chemical aroma profiles that have not been extensively studied. Previously, we demonstrated that Angostura bitters are characterized by complex aroma attributes described as cola, ginger, orange peel, and black pepper and that the volatile composition of Angostura bitters is predominantly composed of terpenoids. Using GC-R to create in-instrument mixtures of the Angostura headspace extracts, the sensory attributes of Angostura extracts with linalool, α-terpinyl-acetate and caryophyllene omitted were evaluated. The omission experiments demonstrated direct and indirect effects of the individual compounds on the aroma attributes of Angostura bitters, through masking, additive, and synergistic interactions. Caryophyllene in particular, which was present in the headspace extracts at concentration only slightly above sensory threshold levels, had a large and unexpected impact on the sensory properties of the mixtures and may be most responsible for the aromas associated with the whole sample. The GC-R and statistical approaches used here provided valuable tools to reveal relationships among individual compounds and aroma attributes of foods that have not been currently theorized using existing analytical approaches

Associations among Wine Grape Microbiome, Metabolome, and Fermentation Behavior Suggest Microbial Contribution to Regional Wine Characteristics.

UnlabelledRegionally distinct wine characteristics (terroir) are an important aspect of wine production and consumer appreciation. Microbial activity is an integral part of wine production, and grape and wine microbiota present regionally defined patterns associated with vineyard and climatic conditions, but the degree to which these microbial patterns associate with the chemical composition of wine is unclear. Through a longitudinal survey of over 200 commercial wine fermentations, we demonstrate that both grape microbiota and wine metabolite profiles distinguish viticultural area designations and individual vineyards within Napa and Sonoma Counties, California. Associations among wine microbiota and fermentation characteristics suggest new links between microbiota, fermentation performance, and wine properties. The bacterial and fungal consortia of wine fermentations, composed from vineyard and winery sources, correlate with the chemical composition of the finished wines and predict metabolite abundances in finished wines using machine learning models. The use of postharvest microbiota as an early predictor of wine chemical composition is unprecedented and potentially poses a new paradigm for quality control of agricultural products. These findings add further evidence that microbial activity is associated with wine terroirImportanceWine production is a multi-billion-dollar global industry for which microbial control and wine chemical composition are crucial aspects of quality. Terroir is an important feature of consumer appreciation and wine culture, but the many factors that contribute to terroir are nebulous. We show that grape and wine microbiota exhibit regional patterns that correlate with wine chemical composition, suggesting that the grape microbiome may influence terroir In addition to enriching our understanding of how growing region and wine properties interact, this may provide further economic incentive for agricultural and enological practices that maintain regional microbial biodiversity