Spécifications techniques (paramètres biologiques)
| Paramètre |
Spécification |
| Matériau |
acier inoxydable 316L |
| Volume de travail |
20 L – 5 000 L |
| Types cellulaires applicables |
Lignées cellulaires adaptées en suspension (par exemple, CHO, HEK293, Sf9, BHK, MDCK) |
| Plage de densité cellulaire |
1–10 × 10⁶ cellules/mL (plage opérationnelle typique : 5–7 × 10⁶ cellules/mL) |
| Modes de culture |
Fermé, alimenté, perfusion |
| Système d'agitation |
Entraînement magnétique monté en fond ; 20–200 tr/min (±1 tr/min) ; moteur à courant alternatif à servo-commande |
| Type d'hélice |
Turbine de type marin (faible cisaillement, haute efficacité de mélange) |
| Puissance d’entrée par volume (P/V) |
30–50 W/m³ |
| Contrôle de Température |
5–60 °C, ±0,1 °C (régulation double PID avec chemise thermostatisée) |
| contrôle du pH |
Plage : 2–12 ; Précision : ±0,01 ; Doseuse automatique de base/CO₂ |
| Oxygène dissous (DO) |
0–200 %, ±1 % ; Mélange gazeux avec O₂, N₂ et air |
| Gaz d’aération |
Air, O₂, N₂, CO₂ |
| Modes d’aération |
Aération profonde par injection et aération superficielle |
| Débit d’aération |
0,3–2,0 vvm (volume de gaz par volume de milieu par minute) |
| Extensibilité |
Jusqu’à 5 000 L ; montée en échelle fondée sur des paramètres sans dimension (P/V, Re, vvm) |
| Technologie d'étanchéité |
Joint magnétique pour fluide (étanchéité parfaite, sans entretien, stérile) |
| Système de contrôle |
Contrôleur industriel autonome (aucun ordinateur externe requis) ; prend en charge l’accès à distance via smartphone ou ordinateur |
| Caractéristiques de l'automatisation |
Prise en charge intégrée de la planification des expériences (DoE) ; stratégies d’alimentation automatisées ; commande multi-pompe (jusqu’à 6 pompes par contrôleur × 4 canaux) |
| Protection contre les coupures de courant |
Redémarrage automatique avec récupération des paramètres |
| Stérilisation |
Compatible avec la stérilisation sur place (SIP) |
Avantages biologiques fondamentaux
1. Haute densité cellulaire et productivité :
La conception optimisée du système en matière de transfert de masse et de chaleur permet d’atteindre des densités cellulaires allant jusqu’à 10⁷ cellules/mL — soit 10 à 20 fois supérieures à celles obtenues dans les cultures conventionnelles en flacon agité — ce qui augmente considérablement le rendement en produit.
2. Évolutivité robuste :
Le passage à l’échelle du procédé repose sur des paramètres sans dimension (P/V, Re, vvm), garantissant des performances constantes, du laboratoire à l’échelle industrielle de 2 000 L. La validation du passage à l’échelle exige trois lots consécutifs présentant une variation lot-à-lot inférieure à 10 % pour la densité cellulaire et le titre.
3. Contrôle précis de l’environnement :
Température : ±0,1 °C
pH : ±0,01
DO : ±1 %
Répond aux exigences strictes des procédés biologiques sensibles.
4. Optimisation de procédé à haut débit :
La fonctionnalité intégrée de planification d’expériences (DoE) permet une optimisation simultanée de plusieurs paramètres, réduisant considérablement les délais de développement des procédés.
5. Compatibilité à l’échelle industrielle :
Présente une conception structurelle à lit fixe et une technologie d’étanchéité magnétique des fluides, garantissant la stabilité du système, la stérilité, l’absence de fuite, l’absence d’usure et un fonctionnement sans entretien lors du passage à l’échelle.
6. Automatisation complète :
Fonctionne sans ordinateur externe ; prend en charge la surveillance et la commande à distance via des appareils connectés à Internet (téléphone intelligent ou ordinateur). Inclut l’exécution automatisée de stratégies d’alimentation.
7. Protection contre les coupures de courant :
Équipé d'un redémarrage automatique après une coupure de courant, restaurant tous les paramètres de contrôle dans leur état antérieur à la panne afin d'assurer des cultures continues sur le long terme.
Applications1. Production d'anticorps monoclonaux :
Prend en charge la culture en suspension à haute densité de cellules CHO. À l'échelle de 500 L, atteint une densité optique à 600 nm (OD₆₀₀) supérieure à 300 et un coefficient de transfert d'oxygène (kLa) allant jusqu'à 675 h⁻¹, améliorant ainsi de façon significative le rendement en anticorps monoclonaux.
2. Expression de protéines recombinantes :
Un contrôle précis de la température (4–80 °C) et de la régulation du pH optimisent les conditions d'expression de protéines telles que l'insuline et les hormones de croissance.
3. Production de vecteurs viraux :
Adapté à la culture en suspension d'adénovirus, d'AAV, etc. Une agitation optimisée (60–80 tr/min) et une aération ajustée (0,5–1,5 vvm) permettent d'améliorer le titre viral.
4. Fermentation microbienne à haute densité :
Applicable à Escherichia coli et aux levures, permettant d'atteindre une densité optique à 600 nm (OD₆₀₀) supérieure à 300, ce qui le rend idéal pour la production d'antibiotiques et de protéines recombinantes.
Recommandations d’optimisation des procédés
1. Optimisation de l’agitation :
• Commencer à 60–80 tr/min.
• Lorsque la densité cellulaire dépasse 5 × 10⁶ cellules/mL, réduire à 40–60 tr/min afin de minimiser les dommages liés aux contraintes de cisaillement.
2. Stratégie d’alimentation :
Utiliser des systèmes automatisés de culture en mode alimenté ou en perfusion, avec ajustement en temps réel fondé sur les métabolites (p. ex. glucose, lactate). Chacun des 4 contrôleurs peut piloter jusqu’à 6 pompes péristaltiques haute précision, permettant ainsi la mise en œuvre de protocoles d’alimentation complexes, à plusieurs étapes ou à plusieurs nutriments.
3. Contrôle de l’oxygène dissous :
Maintenir la concentration d’oxygène dissous (DO) entre 30 et 50 % pendant les phases à forte densité cellulaire. Ajuster le débit volumique spécifique d’air (vvm) (0,3–2,0) et l’agitation (50–100 tr/min) en conséquence. Pour les cellules à forte demande en oxygène, utiliser un mode d’aération double : aération profonde lors de la stérilisation, aération superficielle pendant la culture.
4. Configuration de la culture en perfusion : Utiliser un dispositif de rétention cellulaire afin de maintenir la densité cellulaire entre 5 et 7 × 10⁶ cellules/mL. Démarrer le débit de perfusion à 0,1–0,3 volume du bioréacteur par jour, puis l’augmenter à 0,5–1,0 volume par jour à mesure que la densité cellulaire augmente.
5. Validation du passage à l’échelle :
Maintenir un rapport P/V = 30 W/m³ en ajustant le diamètre de l’agitateur et sa vitesse. Réaliser 3 à 5 lots pilotes afin de recueillir des données sur la température, le pH, la concentration en oxygène dissous (DO), la densité cellulaire et le titre, pour établir un modèle robuste de passage à l’échelle.
6. Garantie de stérilité :
Les joints magnétiques à fluide garantissent l’intégrité stérile au niveau de l’interface entre l’arbre de l’agitateur et le récipient. Appliquer systématiquement les procédures opératoires aseptiques et effectuer régulièrement des essais d’intégrité du système ainsi que des validations de stérilisation.
