خلاصه ی محصول
سیستم MICROIPOWER VP یک سیستم بیوراکتور شیشهای در مقیاس آزمایشگاهی است که برای تخمیر میکروبی و باکتریایی و همچنین کشت سلولهای حیوانی و حشرهای طراحی شده است. این سیستم بر پایهی طراحی اثباتشدهی MICROIPOWER07 ساخته شده اما با فناوری کنترل توزیعشده بهبود یافته است و دقتی معادل سطح صنعتی را در یک پلتفرم فشرده و کاربرپسند ارائه میدهد. این سیستم به محققان امکان میدهد تا چندین بیوراکتور را همزمان از طریق یک رابط یکپارچه بهکار بگیرند و بدین ترتیب کارایی تحقیقات و قابلیتهای توسعهی فرآیند را بهطور چشمگیری افزایش دهند.
ویژگیهای کلیدی
طراحی یکپارچهی بیوراکتور شیشهای با صفحهنمایش لمسی صنعتی داخلی
معماری کنترل توزیعشده برای مدیریت تا ۸ بیوراکتور در هر سیستم
ماژول کنترل دما مبتنی بر اثر پلتیه با محدودهی گسترده: ۴°س تا ۸۰°س (±۰٫۲°س)
پمپهای پریستالتیک با دقت بالا (تا ۶ عدد در هر کنترلر): عملکرد معکوسپذیر و قابل تنظیم سرعت
پایش ویدئویی در زمان واقعی با قابلیت مشاهده از راهدور و ثبت تصاویر بهصورت زمانبندیشده
سیستم پروانهای ماژولار: پروانههای سهپره، ششپره، هشتپره و ضدکف
در حجمهای کاری استاندارد زیر موجود است: ۱ لیتر، ۲ لیتر، ۳ لیتر و ۵ لیتر
مجموعه غنی از اتصالدهندهها و لوازم جانبی برای سازگاری با انواع کنترلرها، موتورها و سایر اجزا
کنترل یکپارچه سطح سیستمی برای دستگاههای PAT شخص ثالث (فناوری تحلیلی فرآیندی)
ظرف شفاف از جنس شیشه بوروسیلیکات امکان نظارت بصری بلادرنگ بر رشد میکروبی یا سلولی را بدون نیاز به ابزارهای نوری اضافی فراهم میکند و بنابراین برای تحقیقات در حوزههای داروسازی زیستی، زیستشناسی سنتتیک و زیستفناوری صنعتی بسیار مناسب است.
فلسفه طراحی
سیستم MICROIPOWER VP شکاف بین تحقیقات دانشگاهی و تولید صنعتی را پُر میکند. بیوراکتورهای آزمایشگاهی مقیاسکوچک سنتی اغلب با کنترل ضعیف پارامترها، نرخ انتقال اکسیژن پایین و تغییرپذیری بین نمونههای مختلف مواجه هستند — موانعی که گسترش مقیاس را به تأخیر میاندازند.
این سیستم با ترکیب موارد زیر، این چالشها را حل میکند:
شفافیت نوری و بیاحساسی شیمیایی شیشه
معماری کنترل قوی فرآیندهای زیستی صنعتی
فناوری کنترل توزیعشده برای عملیات موازی
این سیستم در حجمهای استاندارد کاری ۱ لیتر، ۲ لیتر، ۳ لیتر و ۵ لیتر موجود است و امکان سفارشیسازی برای ابعاد غیراستاندارد نیز فراهم است؛ سیستم MICROIPOWER VP از غربالگری سویهها تا اعتبارسنجی فرآیند پیش از GMP را پشتیبانی میکند. طراحی یکپارچهٔ آن امکان گسترش مقیاسپذیر را فراهم میسازد و نیازهای هم آزمایشگاههای تحقیقاتی کوچک و هم امکانات بزرگ زیستفناوری را برآورده میکند.
نوآوریهای فنی اصلی
۱. طراحی یکپارچهٔ سیستم
سیستم MICROIPOWER VP طراحی یکپارچهٔ انقلابی را معرفی میکند که به کاربران امکان میدهد:
کنترل همزمان تا ۸ بیوراکتور از طریق رابط داخلی دستگاه
دسترسی به آزمایشها و مدیریت آنها در محل از طریق صفحهٔ لمسی صنعتی تعبیهشده در دستگاه
تأمین عملکرد یکنواخت در تمام واحدها با استفاده از الگوریتمهای کنترل استاندارد
انجام مقایسهها و بهینهسازی دستهای با استفاده از ابزارهای تحلیل دادههای چنددستهای
سادهسازی چیدمان آزمایشگاه با طراحی فشرده که برای استفاده روی میز آزمایش مناسب است
این طراحی بهویژه برای غربالگری با ظرفیت بالا، توسعه فرآیند و مطالعات اعتبارسنجی که در آنها ثبات و قابلیت مقیاسپذیری حیاتی هستند، مناسب است. صفحه نمایش لمسی یکپارچه، امکان کاربری مستقیم و بدون نیاز به اتصال به رایانه خارجی را فراهم میکند، در حالی که کنترل کامل بر تمام پارامترهای سیستم حفظ میشود.
۲. ماژول کنترل دما بر پایه پلتیه
یکی از نوآوریهای کلیدی در دستگاه MICROIPOWER VP، ماژول کنترل دمای ترموالکتریک مبتنی بر اثر پلتیه است که:
کنترل دقیق دما را در محدوده ۴°سانتیگراد تا ۸۰°سانتیگراد (±۰٫۲°سانتیگراد) فراهم میکند
نیاز به تأمین آب خنککننده خارجی را از بین میبرد
مصرف انرژی را در مقایسه با سیستمهای روکش آبی سنتی کاهش میدهد
چرخههای استریلیزاسیون را با کاهش اینرسی حرارتی تسریع میکند
حتی در شرایط تغییرات سریع محیطی نیز شرایط دمایی پایدار را حفظ میکند
این ماژول برای کاربردهایی که نیازمند تنظیم دقیق دما هستند، مانند بیان پروتئینهای ترکیبی، تولید واکسن و تحلیل جریان متابولیک، ایدهآل است. عملکرد آن بر اساس اثر پلتیه است که در آن انرژی الکتریکی مستقیماً به انتقال حرارت تبدیل میشود و امکان انجام تنظیمات سریع و دقیق دما را فراهم میکند.
۳. سیستم پمپ پریستالتیک با دقت بالا
هر کنترلر در سیستم MICROIPOWER VP تا ۶ پمپ پریستالتیک با دقت بالا را پشتیبانی میکند که برای موارد زیر طراحی شدهاند:
عملکرد معکوسپذیر و قابل تنظیم از نظر سرعت (چرخه کار ۰ تا ۱۰۰ درصد)
افزودن دقیق گلوکز، باز، محیط تغذیهای و عوامل ضدکف
استراتژیهای تغذیه خودکار برای تکرار پایدار فرآیند
حداقل تنش برشی بر روی میکروارگانیسمها و سلولهای حساس
نیاز کم به نگهداری به دلیل طراحی ساده آن
این پمپها برای حفظ تأمین دقیق مواد مغذی مورد نیاز در فرآیندهای تخمیر میکروبی و کشت سلولی با بازده بالا ضروری هستند. این پمپها بهویژه برای کاربردهایی که شامل موجودات حساس به برش (Shear-sensitive) میشوند، مناسباند؛ زیرا جریان پایدار و کمبرش برای زندهماندن سلولها و افزایش بهرهوری آنها حیاتی است.
۴. پایش ویدئویی و دسترسی از راه دور
سیستم MICROIPOWER VP قابلیتهای پیشرفتهی نظارت تصویری را شامل میشود:
مشاهدهی بلادرنگ تصاویر ظرف بیوراکتور از راه دور
ضبط تصاویر بهصورت زمانبندیشده برای مستندسازی و نظارت بر فرآیند
دسترسی از راه دور از طریق رایانهی رومیزی و دستگاههای تلفن همراه برای مدیریت فرآیندهای آزمایشی و دادهها
ادغام با پارامترهای کنترل فرآیند برای انجام مشاهدات همبسته
تصویربرداری با وضوح بالا برای مشاهدهی دقیق شرایط کشت
این قابلیت بهویژه برای آزمایشهای بلندمدت و در شرایطی که دسترسی فیزیکی به آزمایشگاه محدود است، بسیار مفید میباشد. این قابلیت به پژوهشگران اجازه میدهد تا روند رشد کشت را نظارت کنند، مشکلات احتمالی را در اسرع وقت شناسایی نموده و بدون حضور فیزیکی در آزمایشگاه، تنظیمات لازم را انجام دهند.
۵. سیستم کنترل جریان گاز
کنترل جریان گاز در این سیستم توسط کنترلکنندهٔ جریان جرمی (MFC) انجام میشود که:
کنترل دقیق جریان گاز را در محدودهٔ ۰٫۳ تا ۲٫۰ vvm (سرعت حجمی گاز در هر دقیقه) فراهم میکند
اجازهٔ کنترل جداگانهٔ جریانهای گاز و همچنین اختلاط پیوستهٔ آنها را میدهد
با سیستمهای فیلتراسیون استریل ادغام میشود تا از آلودگی جلوگیری شود
مساحت سطح مشترک گاز-مایع را بهینهسازی میکند تا انتقال اکسیژن بهصورت کارآمد انجام شود
اندازهٔ حبابها را به حداقل میرساند تا تنش برشی واردشده بر موجودات حساس کاهش یابد
این سیستم پیشرفته کنترل گاز، شرایط بهینه هوادهی را برای انواع مختلف کشتها، از جمله تخمیر میکروبی تا کشتهای سلولی با تراکم بالا، تضمین میکند. این سیستم بهویژه در کاربردهایی که کارایی انتقال اکسیژن (kLa) حیاتی است — مانند کشتهای میکروبی با تراکم سلولی بالا و کشتهای سلولهای جانوری حساس به برش — ارزشمند میباشد.
۶. رابط لمسی HMI
رابط انسان-ماشین (HMI) این سیستم یک صفحه نمایش لمسی صنعتی ۱۰ اینچی است که:
** نمایش و امکان تنظیم پارامترهای حیاتی فرآیند** (دمای محیط، pH، اکسیژن محلول، سرعت همزنی و غیره)
پایش بلادرنگ دما، pH و اکسیژن محلول را فراهم میکند
دسترسی سریع به رویههای استاندارد عملیاتی (SOPs) را پشتیبانی میکند
تنظیم و اصلاح آسان پروتکلهای آزمایشی را امکانپذیر میسازد
ابزارهای دیدیسازی دادهها را برای ارزیابی فوری فرآیند ارائه میدهد
رابط کاربری انسان-ماشین (HMI) سطح صنعتی برای محیطهای آزمایشگاهی طراحی شده است و در برابر گرد و غبار، رطوبت و سایر آلایندهها مقاومت دارد. رابط شهودی آن منحنی یادگیری کاربران جدید را کاهش میدهد، در عین حال امکانات پیشرفته کنترل را برای پژوهشگران با تجربه فراهم میسازد.
۷. سیستم تیغهچرخان ماژولار
دستگاه MICROIPOWER VP مجموعهای از ماشهها را ارائه میدهد که برای انواع مختلف کشت بهینهسازی شدهاند:
ماشه سهپره: برای همزنی عمومی و انتقال اکسیژن ایدهآل است
ماشه ششپره: همزنی با برش کم را برای موجودات حساس فراهم میکند
ماشه هشتپره: برای کاربردهای همزنی با برش بالا بهینهسازی شده است
ماشه ضدپشمزدن: برای کنترل پشم بدون اختلال در شرایط کشت مؤثر است
انتخاب پروانه میتواند متناسب با نیازهای خاص فرآیند کشت، از جمله تخمیر میکروبی تا کشت سلولی با تراکم بالا، تنظیم شود. طراحی ششپره بهویژه برای کاربردهای حساس به برش مانند کشت سلولهای چسبنده روی میکروکاریرها توصیه میشود، جایی که همزدن با برش کم (≤۶۰ دور در دقیقه) برای حفظ زندهماندن سلولها حیاتی است.
۸. مجموعهٔ صفحههای مسدودکننده (بافل)
لوازم جانبی اختیاری صفحههای مسدودکننده (بافل) برای موارد زیر در دسترس هستند:
بهبود کارایی همزدن در ظرف
افزایش نرخ انتقال جرم بین گاز و مایع و بین مایع و مایع
کاهش مناطق مرده و بهبود یکنواختی کشت
افزایش کارایی انتقال اکسیژن (kLa) تا ۳۰ تا ۴۰ درصد
حداقلسازی اثرات دیوارهها بر شرایط کشت
صفحات مسدودکننده (بافل) بهویژه در کشتهای با ویسکوزیتهٔ بالا یا هنگام استفاده از میکروکاریرها برای کشت سلولهای چسبنده مفید هستند. این صفحات در کنار سیستم پروانه عمل کرده و الگوی جریان را درون ظرف بهینهسازی میکنند تا توزیع یکنواخت مواد مغذی، اکسیژن و سلولها تضمین شود.
مشخصات فنی
| پارامتر |
مشخصات |
| جنس ظرف |
شیشه با بوروسیلیکات بالا (سطح داخلی پولیششده با Ra≤۰٫۴ میکرومتر) |
| حجمهای کاری |
۱ لیتر، ۲ لیتر، ۳ لیتر، ۵ لیتر (قابلیت استریلیزاسیون درجا (SIP): ۱۲۱ درجه سانتیگراد، ۱۵ تا ۳۰ دقیقه) |
| نسبت ارتفاع به قطر (H:D) |
۱:۱٫۶ (استاندارد)، نسبتهای سفارشی نیز قابل ارائه است |
| سیستم همزنی |
پروانهی بالاسری، ۵۰ تا ۱۰۰۰ دور بر دقیقه (دقت ±۱ دور بر دقیقه)، موتور سرووی AC |
| کنترل دما |
۴-۸۰ درجه سانتیگراد (±۰٫۲ درجه سانتیگراد)، ماژول ترموالکتریک پلتیه |
| کنترل pH |
۰ تا ۱۴، ±۰٫۰۱، با تزریق خودکار باز یا دیاکسید کربن |
| اکسیژن محلول (DO) |
۰ تا ۲۰۰٪، ±۱٪، با مخلوطکردن O₂/ N₂/ هوا |
| سیستم هوادهی |
هوادهی عمیق، ۰٫۳ تا ۲٫۰ vvm (کنترلکننده جریان جرمی) |
| فیلتراسیون گاز |
فیلترهای PTFE با اندازه منافذ ۰٫۲ میکرومتر (ورودی: ۳۷ میلیمتر؛ خروجی: ۵۰ میلیمتر) |
| سیستم تغذیه |
۴ کنترلکننده پره در هر گروه، حداکثر ۶ پمپ پریستالتیک با دقت بالا در هر کنترلکننده |
|
عملکرد معکوسپذیر و قابل تنظیم از نظر سرعت (چرخه کار ۰ تا ۱۰۰ درصد) |
| سیستم کنترل |
معماری توزیعشده، امکان پشتیبانی از حداکثر ۸ بیوراکتور در هر سیستم را فراهم میکند |
|
پروتکلهای ارتباطی استاندارد برای ادغام با دستگاههای PAT شخص ثالث |
|
کنترل تکسیستمی بدون نیاز به رایانه شخصی خارجی |
| ویژگیهای نرمافزار |
سیستم نظارت و کنترل اتوماتیک (SCADA) با ثبت دادهها، ردیابی محرزات (Audit Trail)، امضای الکترونیکی |
|
مشاهده و مقایسه دادههای چندین دسته تولیدی |
|
اجرا خودکار دستههای طلایی (Golden Batches) |
|
طراحی آزمایشها (DoE) یکپارچه |
|
پشتیبانی از واردات دادههای DoE از منابع شخص ثالث |
|
مدیریت مجوزهای کاربران در سطوح چندگانه |
|
رابط برنامهنویسی کاربردی (API) استاندارد برای توسعه برنامههای سفارشی |
|
سازگاری با زبان برنامهنویسی پایتون برای تحلیل دادهها |
| دسترسی از راه دور |
پشتیبانی از دستگاههای رومیزی و تلفنهای همراه |
|
نظارت و کنترل در زمان واقعی |
|
ضبط تصویر و مستندسازی برنامهریزیشده |
| انطباق |
GMP (۲۰۲۶) |
|
FDA 21 CFR Part 11 |
|
قابلیت ردیابی ممیزی |
چرا MICROIPOWER VP را انتخاب کنیم؟
کارایی عملیات یکپارچه: اجرای همزمان تا ۸ آزمایش با شرایط ثابت از طریق رابط کاربری مستقیم روی دستگاه
قابلیت مقیاسپذیری: گسترش سیستم از ۴ به ۸ بیوراکتور در هر سیستم از طریق افزودن خوشهها
کنترل دقیق: دقتی معادل استانداردهای صنعتی در قالبی مناسب برای آزمایشگاه
انعطافپذیری: پشتیبانی از هر دو فرآیند تخمیر میکروبی و کشت سلولهای حیوانی/حشرهای
طراحی کاربرپسند: صفحهنمایش لمسی صنعتی ۱۰ اینچی که امکان انجام عملیات مستقیم روی دستگاه را فراهم میکند
محیطی غنی از داده: ابزارهای جامع ثبت و تحلیل دادهها
آمادهٔ انطباق: مطابق با آخرین ضوابط GMP و مقررات FDA برای محیطهای نظارتشده
مقرونبهصرفه: طراحی ترکیبی تمامدریکجا، نیاز به اتصال به رایانهٔ خارجی را حذف میکند
کاربردها و ارزش علمی
1. تخمیر میکروبی
سیستم MICROIPOWER VP برای کنترل دقیق فرآیندهای تخمیر میکروبی طراحی شده است و به پژوهشگران امکان میدهد تا شرایط رشد را بهینهسازی کرده و بازده را برای طیف گستردهای از کاربردها بیشینه کنند.
مطالعات مورد:
بهینهسازی تخمیر لاکتوباسیلوس کِیزی:
تولید سازگانشده اسید لاکتیک از طریق کنترل بلادرنگ pH (با دقت ±۰٫۰۱)
بهینهسازی مصرف منبع کربن با استفاده از پمپهای پریستالتیک با دقت بالا
گسترش مقیاس از آزمایشگاه تا تولید صنعتی با اطمینان کامل
توسعه فرآیند تخمیر آسپرژیلوس اوریزه:
بیشینهسازی تولید آنزیمها (مانند پروتئازها و آمیلازها)
بهینهسازی شرایط رشد با استفاده از طراحی آزمایشها (DoE)
اجراي استراتژیهای تغذیه خودکار برای عملکرد پایدار
تخمیر با تراکم بالای اشریشیا کلی:
دستیابی به تراکمهای نوری بالا (OD600 تا ۱۲۰)
حفظ سطوح پایدار اکسیژن محلول (>۳۰٪)
ادغام با ابزارهای PAT برای پایش پیشرفته
۲. کشت سلولی
دستگاه MICROIPOWER VP همچنین برای کشت سلولهای حیوانی و حشرهای، از جمله خطوط سلولی معلق و چسبنده، بسیار مناسب است.
مطالعات مورد:
کشت سلولهای حشرهای (SF9، HSV-1):
پشتیبانی از کشت سلولهای حشرهای با تراکم بالا
اجراي کنترل دقیق دما برای بیان بهینه پروتئین
ادغام با ابزارهای PAT برای پایش پیشرفته
کشت سلولهای پستاندار (293T، CHO-K1):
دستیابی به کشتهای معلق با تراکم بالای سلولی
حفظ سطوح ثابت pH و اکسیژن محلول
اجراي استراتژیهای تغذیه خودکار برای عملکرد پایدار
کشت معلق سلولهای Vero با تراکم بالا:
دستیابی به تراکم بالای سلولی (تا ۱٫۵×۱۰⁷ سلول در میلیلیتر)
پشتیبانی از فرآیندهای تولید واکسن
اجراي کنترل دقیق دما برای بیان بهینه پروتئین
کشت سلولهای چسبنده روی میکروکاریرها:
پشتیبانی از کشتهای چسبنده با تراکم بالا (تا ۱۰⁷ سلول در میلیلیتر)
اجراي شرایط اختلاط با برش کم (≤۶۰ دور در دقیقه)
ادغام با ابزارهای PAT برای پایش پیشرفته
کشت معلق با تراکم بالا (293T، CHO-K1):
دستیابی به تراکم سلولی بالا (تا ۱۰⁹ سلول در میلیلیتر)
پشتیبانی از تولید پروتئینهای نوترکیب
اجراي کنترل دقیق دما برای بیان بهینه پروتئین
نتیجهگیری
سیستم بیوراکتور موازی MICROIPOWER VP پیشرفت قابل توجهی در فناوری بیوراکتورهای موازی محسوب میشود و دقت و کنترل سیستمهای صنعتی را با راحتی و دسترسی آسان ابزارهای آزمایشگاهی ترکیب میکند. طراحی یکپارچهٔ این سیستم، که صفحهٔ لمسی صنعتی درونی دارد، عملیات را سادهتر میسازد، در عین حال کنترل کامل بر پارامترهای حیاتی حفظ میشود. توانایی این سیستم در مدیریت همزمان تا ۸ بیوراکتور، آن را انتخابی ایدهآل برای تحقیقات با ظرفیت بالا و توسعهٔ فرآیندها میسازد.
برای کاربرانی که نیاز به انجام آزمایشهای موازی دارند بدون پیچیدگیهای مربوط به اتصال به رایانههای خارجی، دستگاه MICROIPOWER VP راهحلی قوی و کاربرپسند فراهم میکند. قابلیتهای کنترل دقیق این دستگاه، از جمله تنظیم دما بر پایه پلتیه، پمپهای پریستالتیک با دقت بالا و کنترل پیشرفته جریان گاز، عملکرد یکنواخت را در تمام واحدها تضمین میکنند. همچنین با رعایت استانداردهای GMP و FDA 21 CFR Part 11، این سیستم آمادهٔ استفاده در محیطهای نظارتشده است.
