Технически спецификации (биологични параметри)
| Параметри |
Спецификация |
| Материал |
неръждаема стомана марка 316L |
| Работен обем |
20 л – 5000 л |
| Приложими типове клетки |
Клетъчни линии, адаптирани за суспензия (напр. CHO, HEK293, Sf9, BHK, MDCK) |
| Диапазон на клетъчната плътност |
1–10 × 10⁶ клетки/мл (типичен работен диапазон: 5–7 × 10⁶ клетки/мл) |
| Режими на култивиране |
Партиден, допълнително фид-партиден, перфузионен |
| Система за смесване |
Магнитен двигател с долно разположение; 20–200 об/мин (±1 об/мин); постояннотоков сервомотор |
| Тип крило |
Импелер от морски тип (с ниско срязващо въздействие и висока ефективност на смесване) |
| Мощност на входа по обем (P/V) |
30–50 W/m³ |
| Контрол на температурата |
5–60 °C, ±0,1 °C (с двойно ПИД управление чрез охладителна рубашка) |
| контрол на pH |
Диапазон: 2–12; Точност: ±0,01; Автоматично дозиране на основа/CO₂ |
| Разтворен кислород (DO) |
0–200 %, ±1 %; Смесване на газове с O₂, N₂ и въздух |
| Газове за аерация |
Въздух, O₂, N₂, CO₂ |
| Режими на аерация |
Дълбока продувка и повърхностна аерация |
| Скорост на аерацията |
0,3–2,0 vvm (обем газ на обем среда в минута) |
| Мащабируемост |
До 5000 л; мащабиране въз основа на безразмерни параметри (P/V, Re, vvm) |
| Технология за затворяване |
Магнитно течностно уплътнение (нулево изтичане, неизисква поддръжка, стерилно) |
| Контролна система |
Самостоятелен промишлен контролер (няма нужда от външен компютър); поддържа дистанционен достъп чрез смартфон или компютър |
| Функции за автоматизация |
Вградена поддръжка на метода за експериментално проектиране (DoE); автоматизирани стратегии за хранене; управление на множество помпи (до 6 помпи на контролер × 4 канала) |
| Защита при отключване на електропитанието |
Автоматично рестартиране с възстановяване на параметрите |
| Стерилизиране |
Съвместим със стерилизация на място (SIP) |
Основни биологични предимства
1. Висока плътност на клетките и продуктивност:
Оптимизираната конструкция на системата за масов и топлинен пренос осигурява плътност на клетките до 10⁷ клетки/мл — 10–20 пъти по-висока от тази при конвенционалните култури в трептящи колби — което значително увеличава добива на продукт.
2. Надеждно мащабиране:
Мащабирането на процеса се основава на безразмерни параметри (P/V, Re, vvm), което гарантира последователна производителност от лабораторен мащаб до промишлен мащаб от 2000 L. За валидиране на мащабирането са необходими три последователни партиди с вариация между партидите по плътност на клетките и титър по-малка от 10%.
3. Точно контролирана среда:
Температура: ±0,1 °C
pH: ±0,01
DO: ±1 %
Отговаря на строгите изисквания за чувствителни биологични процеси.
4. Оптимизация на процеса с висока производителност:
Вградената функционалност за проектиране на експерименти (DoE) позволява едновременна оптимизация по множество параметри, което значително съкращава времето за разработване на процеса.
5. Съвместимост с промишлена мащабност:
Характеризира се с фиксирана структура на неподвижния слой и технология за магнитно уплътняване на течности, което гарантира стабилност на системата, стерилност, нулева течност, липса на износване и работа без необходимост от поддръжка при мащабиране.
6. Пълна автоматизация:
Работи без външен персонален компютър; поддържа дистанционно наблюдение и управление чрез интернет-свързани устройства (смартфон или компютър). Включва изпълнение на автоматизирани стратегии за подаване на хранителни вещества.
7. Защита при прекъсване на захранването:
Оснащен с автоматично рестартиране след изключване на захранването, което възстановява всички параметри на управление към състоянието им преди прекъсването, за да се осигури непрекъснато дълготрайно култивиране.
Приложения 1. Производство на моноклонални антитела:
Поддържа високоплътностна суспензионна култура на клетки CHO. При мащаб 500 L постига OD₆₀₀ > 300 и коефициент на пренос на кислород (kLa) до 675 h⁻¹, което значително подобрява добива на моноклонални антитела.
2. Експресия на рекомбинантни протеини:
Точен контрол на температурата (4–80 °C) и регулиране на pH оптимизират условията за експресия на протеини като инсулин и хормони за растеж.
3. Производство на вирусни вектори:
Подходящ за суспензионна култура на аденовируси, AAV и др. Оптимизирани агитация (60–80 об/мин) и аерация (0.5–1.5 vvm) повишават титъра на вирусите.
4. Високоплътностна микробна ферментация:
Приложим за E. coli и дрожди, поддържа OD₆₀₀ > 300 и е идеален за производството на антибиотици и рекомбинантни протеини.
Препоръки за оптимизиране на процеса
1. Оптимизиране на разбъркването:
• Започнете с 60–80 об/мин.
• Когато плътността на клетките надхвърли 5 × 10⁶ клетки/мл, намалете скоростта на разбъркване до 40–60 об/мин, за да се минимизира механичното (срезово) увреждане.
2. Стратегия за подаване на хранителни вещества:
Използвайте автоматизирани системи за фид-батч/перфузия с реално време корекция въз основа на метаболити (напр. глюкоза, лактат). Всеки от четирите контролери може да управлява до 6 високоточни перисталтични помпи, което позволява изпълнението на сложни многостепенни или многокомпонентни протоколи за подаване на хранителни вещества.
3. Контрол на разтворения кислород:
Поддържайте концентрацията на разтворен кислород (DO) на ниво 30–50 % по време на фазите с висока клетъчна плътност. Съответно регулирайте стойността vvm (0,3–2,0) и скоростта на разбъркване (50–100 об/мин). При клетки с висока потребност от кислород използвайте двойна аерация: дълбоко разпръскване по време на стерилизация и повърхностна аерация по време на култивиране.
4. Настройка на перфузионната култура: Използвайте устройство за задържане на клетките, за да поддържате клетъчната плътност на ниво 5–7 × 10⁶ клетки/мл. Започнете перфузионната скорост при 0,1–0,3 реакторни обема/ден и я увеличете до 0,5–1,0 обема/ден при повишаване на клетъчната плътност.
5. Валидация на мащабирането:
Поддържайте съотношението P/V = 30 W/m³ чрез регулиране на диаметъра и скоростта на витлото. Проведете 3–5 пробни партиди, за да съберете данни за температурата, pH, разтворен кислород (DO), плътност на клетките и титър за надеждно моделиране при мащабиране.
6. Гарантиране на стерилността:
Магнитните уплътнения с течност осигуряват стерилна цялост на интерфейса между разбъркващото устройство и вала. Винаги спазвайте асептичните оперативни процедури и извършвайте редовни тестове за цялостност на системата и валидация на стерилизацията.
