Technische Spezifikationen (biologische Parameter)
| Parameter |
Spezifikation |
| Material |
edelstahl 316L |
| Arbeitsvolumen |
20 L – 5.000 L |
| Anwendbare Zelltypen |
An Suspension angepasste Zelllinien (z. B. CHO, HEK293, Sf9, BHK, MDCK) |
| Zelldichte-Bereich |
1–10 × 10⁶ Zellen/mL (typischer Betriebsbereich: 5–7 × 10⁶ Zellen/mL) |
| Kultivierungsmodi |
Batch, Beschickte Batch-Kultur, Perfusionskultur |
| Rührsystem |
Untenmontierter magnetischer Antrieb; 20–200 U/min (±1 U/min); Wechselstrom-Servomotor |
| Schaufeltyp |
Marine-Rührer (geringe Scherbelastung, hohe Mischeffizienz) |
| Leistungseintrag pro Volumen (P/V) |
30–50 W/m³ |
| Temperaturregler |
5–60 °C, ±0,1 °C (mit Mantel, zweifach PID-gesteuert) |
| pH-Wert Steuerung |
Bereich: 2–12; Genauigkeit: ±0,01; automatische Zugabe von Base/CO₂ |
| Gelöstes Sauerstoff (DO) |
0–200 %, ±1 %; Gasgemisch mit O₂, N₂ und Luft |
| Belüftungsgase |
Luft, O₂, N₂, CO₂ |
| Belüftungsmodi |
Tiefenbelüftung und Oberflächenbelüftung |
| Belüftungs-Durchsatz |
0,3–2,0 vvm (Volumen Gas pro Volumen Medium pro Minute) |
| Skalierbarkeit |
Bis zu 5.000 L; Skalierung basierend auf dimensionslosen Parametern (P/V, Re, vvm) |
| Verschlusstechnik |
Magnetische Flüssigkeitsdichtung (keine Leckage, wartungsfrei, steril) |
| Kontrollsystem |
Selbstständiger industrieller Controller (kein externer PC erforderlich); unterstützt Fernzugriff über Smartphone oder Computer |
| Automatisierungsfunktionen |
Integrierte Unterstützung für Versuchsplanung (DoE); automatisierte Dosierstrategien; Mehrpumpensteuerung (bis zu 6 Pumpen pro Controller × 4 Kanäle) |
| Stromversagenschutz |
Automatischer Neustart mit Wiederherstellung der Parameter |
| Sterilisation |
Kompatibel mit Sterilisation in-place (SIP) |
Kernbiologische Vorteile
1. Hohe Zelldichte und Produktivität:
Das optimierte Massen- und Wärmeübergangsdesign des Systems ermöglicht Zelldichten von bis zu 10⁷ Zellen/mL – das ist 10–20-mal höher als bei herkömmlichen Schüttelkolben-Kulturen – und steigert so die Produktausbeute deutlich.
2. Robuste Skalierbarkeit:
Die Prozessskalierung basiert auf dimensionslosen Parametern (P/V, Re, vvm) und gewährleistet eine konsistente Leistung von der Laborskala bis zur industriellen Skala von 2.000 L. Für die Validierung der Skalierung sind drei aufeinanderfolgende Chargen erforderlich, wobei die Chargen-zu-Chargen-Varianz bei Zelldichte und Titer unter 10 % liegen muss.
3. Präzise Umgebungssteuerung:
Temperatur: ±0,1 °C
pH: ±0,01
DO: ±1 %
Erfüllt strenge Anforderungen für empfindliche biologische Prozesse.
4. Hochdurchsatz-Prozessoptimierung:
Die integrierte Versuchsplanung (DoE) ermöglicht eine gleichzeitige Optimierung mehrerer Parameter und verkürzt dadurch die Entwicklungszeiten für Prozesse erheblich.
5. Kompatibilität mit der Industrie-Skala:
Verfügt über ein Festbett-Strukturdesign und eine magnetische Flüssigkeitsdichtungstechnologie, die bei der Skalierung Systemstabilität, Sterilität, vollständige Dichtheit, verschleißfreien Betrieb und wartungsfreie Funktionsweise gewährleisten.
6. Vollautomatisierung:
Arbeitet ohne externen PC; unterstützt Fernüberwachung und -steuerung über internetfähige Geräte (Smartphone oder Computer). Beinhaltet die automatisierte Ausführung von Zuführstrategien.
7. Schutz vor Stromausfall:
Ausgestattet mit automatischem Neustart nach Stromausfall, wodurch alle Steuerparameter auf den Zustand vor dem Ausfall zurückgesetzt werden, um eine unterbrechungsfreie Langzeitkultur sicherzustellen.
Anwendungen 1. Produktion monoklonaler Antikörper:
Unterstützt die Hochdichtesuspensionskultur von CHO-Zellen. Im Maßstab von 500 L wird ein OD₆₀₀ > 300 und ein Sauerstoffübergangskoeffizient (kLa) von bis zu 675 h⁻¹ erreicht, was die mAb-Ausbeute deutlich steigert.
2. Expression rekombinanter Proteine:
Präzise Temperaturregelung (4–80 °C) und pH-Regelung optimieren die Expressionsbedingungen für Proteine wie Insulin und Wachstumshormone.
3. Produktion viraler Vektoren:
Geeignet für die Suspensionskultur von Adenoviren, AAV usw. Eine optimierte Rührung (60–80 U/min) und Belüftung (0,5–1,5 vvm) erhöhen die Virus-Titer.
4. Hochdichte mikrobielle Fermentation:
Anwendbar für E. coli und Hefen; unterstützt einen OD₆₀₀ > 300 und eignet sich daher ideal für die Produktion von Antibiotika und rekombinanten Proteinen.
Empfehlungen zur Prozessoptimierung
1. Rühroptimierung:
o Beginnen Sie mit 60–80 U/min.
o Sobald die Zelldichte 5 × 10⁶ Zellen/mL überschreitet, reduzieren Sie die Drehzahl auf 40–60 U/min, um Scherbeanspruchungsschäden zu minimieren.
2. Zuführstrategie:
Verwenden Sie automatisierte Fütterungs- bzw. Perfusions-Systeme mit Echtzeitanpassung basierend auf Metaboliten (z. B. Glukose, Laktat). Jeder der vier Regler kann bis zu sechs hochpräzise Peristaltikpumpen steuern, wodurch komplexe mehrstufige oder mehrnährstoffbasierte Fütterungsprotokolle ermöglicht werden.
3. Steuerung des gelösten Sauerstoffs:
Halten Sie den DO-Wert während der Hochdichtephase bei 30–50 %. Passen Sie entsprechend die Luftstromgeschwindigkeit (vvm: 0,3–2,0) und die Rührgeschwindigkeit (50–100 U/min) an. Bei zellulären Systemen mit hohem Sauerstoffbedarf verwenden Sie den Dual-Luftzufuhrmodus: Tiefenspülung während der Sterilisation, Oberflächenbelüftung während der Kultur.
4. Einrichtung der Perfusionskultur: Verwenden Sie eine Zellrückhalteeinrichtung, um die Zelldichte bei 5–7 × 10⁶ Zellen/mL zu halten. Starten Sie die Perfusionsrate bei 0,1–0,3 Reaktorvolumina/Tag und erhöhen Sie sie auf 0,5–1,0 Volumina/Tag, sobald die Zelldichte ansteigt.
5. Validierung der Maßstabsvergrößerung:
Halten Sie das Verhältnis P/V = 30 W/m³ durch Anpassung des Rührflügeldurchmessers und der Drehzahl ein. Führen Sie 3–5 Pilotchargen durch, um Daten zu Temperatur, pH-Wert, gelöstem Sauerstoff (DO), Zelldichte und Titer für ein robustes Scale-up-Modell zu erfassen.
6. Sicherstellung der Sterilität:
Magnetische Flüssigkeitsdichtungen gewährleisten die sterile Integrität an der Schnittstelle zwischen Rührwelle und Agitator. Befolgen Sie stets aseptische Betriebsverfahren und führen Sie regelmäßig Systemintegritätstests sowie Validierungen der Sterilisation durch.
