Specifiche tecniche (parametri biologici)
| Parametro |
Specifiche |
| Materiale |
acciaio inossidabile 316L |
| Volume di lavoro |
20 L – 5.000 L |
| Tipi cellulari applicabili |
Linee cellulari adattate alla sospensione (ad es. CHO, HEK293, Sf9, BHK, MDCK) |
| Intervallo di densità cellulare |
1–10 × 10⁶ cellule/mL (intervallo operativo tipico: 5–7 × 10⁶ cellule/mL) |
| Modalità di coltura |
Batch, batch alimentato, perfusione |
| Sistema di Agitazione |
Motore magnetico montato sul fondo; 20–200 giri/min (±1 giro/min); motore servo a corrente alternata |
| Tipo di elica |
Turbina di tipo marino (bassa sollecitazione, elevata efficienza di miscelazione) |
| Potenza assorbita per unità di volume (P/V) |
30–50 W/m³ |
| Controllo della Temperatura |
5–60 °C, ±0,1 °C (controllo dual-PID con giacca termica) |
| controllo del pH |
Intervallo: 2–12; Accuratezza: ±0,01; Dosaggio automatico di base/CO₂ |
| Ossigeno Dissolto (DO) |
0–200 %, ±1 %; Miscelazione di gas con O₂, N₂ e aria |
| Gas per aerazione |
Aria, O₂, N₂, CO₂ |
| Modalità di aerazione |
Spargimento profondo e aerazione superficiale |
| Portata di aerazione |
0,3–2,0 vvm (volume di gas per volume di mezzo al minuto) |
| Scalabilità |
Fino a 5.000 L; ingrandimento in scala basato su parametri adimensionali (P/V, Re, vvm) |
| Tecnologia di sigillaggio |
Guarnizione magnetica per fluidi (assenza di perdite, senza manutenzione, sterile) |
| Sistema di Controllo |
Controller industriale autonomo (non richiede un PC esterno); supporta l'accesso remoto tramite smartphone o computer |
| Caratteristiche di automazione |
Supporto integrato per la progettazione degli esperimenti (DoE); strategie di alimentazione automatizzate; controllo multipompa (fino a 6 pompe per controller × 4 canali) |
| Protezione da blackout |
Riavvio automatico con ripristino dei parametri |
| Sterilizzazione |
Compatibile con la sterilizzazione in posto (SIP) |
Principali vantaggi biologici
1. Alta densità cellulare e produttività:
La progettazione ottimizzata del sistema per il trasferimento di massa e calore consente densità cellulari fino a 10⁷ cellule/mL, ossia 10–20 volte superiori rispetto alle colture convenzionali in fiasche agitate, aumentando in modo significativo il rendimento del prodotto.
2. Scalabilità affidabile:
L'ampliamento della scala del processo si basa su parametri adimensionali (P/V, Re, vvm), garantendo prestazioni costanti dalla scala di laboratorio fino alla scala industriale di 2.000 L. La validazione della scalabilità richiede tre lotti consecutivi con una variabilità lotto-lotto nella densità cellulare e nel titolo inferiore al 10%.
3. Controllo preciso dell'ambiente:
Temperatura: ±0,1 °C
pH: ±0,01
OD: ±1%
Rispetta i rigorosi requisiti per processi biologici sensibili.
4. Ottimizzazione del processo ad alta produttività:
La funzionalità integrata di Progettazione degli Esperimenti (DoE) consente l’ottimizzazione simultanea di più parametri, riducendo drasticamente i tempi di sviluppo del processo.
5. Compatibilità su scala industriale:
Presenta una struttura a letto fisso e una tecnologia di tenuta magnetica del fluido, garantendo stabilità del sistema, sterilità, assenza di perdite, nessusdura e funzionamento privo di manutenzione durante la messa in scala.
6. Automazione completa:
Funziona senza necessità di un PC esterno; supporta il monitoraggio e il controllo da remoto tramite dispositivi connessi a Internet (smartphone o computer). Include l’esecuzione automatica delle strategie di alimentazione.
7. Protezione da interruzione di alimentazione:
Dotato di riavvio automatico dopo la perdita di alimentazione, che ripristina tutti i parametri di controllo alle condizioni precedenti all'interruzione, garantendo colture prolungate senza interruzioni.
Applicazioni 1. Produzione di anticorpi monoclonali:
Supporta la coltura in sospensione ad alta densità di cellule CHO. Su scala da 500 L, raggiunge un OD₆₀₀ > 300 e un coefficiente di trasferimento dell’ossigeno (kLa) fino a 675 h⁻¹, migliorando significativamente il rendimento di mAb.
2. Espressione di proteine ricombinanti:
Il controllo preciso della temperatura (4–80 °C) e della regolazione del pH ottimizzano le condizioni di espressione per proteine quali l’insulina e gli ormoni della crescita.
3. Produzione di vettori virali:
Adatto alla coltura in sospensione di adenovirus, AAV, ecc. L’agitazione ottimizzata (60–80 giri/min) e l’aerazione (0,5–1,5 vvm) aumentano la titolazione virale.
4. Fermentazione microbica ad alta densità:
Applicabile a E. coli e lieviti, supporta un OD₆₀₀ > 300 ed è ideale per la produzione di antibiotici e proteine ricombinanti.
Raccomandazioni per l'ottimizzazione del processo
1. Ottimizzazione dell'agitazione:
o Iniziare a 60–80 giri/min.
o Quando la densità cellulare supera 5 × 10⁶ cellule/mL, ridurre a 40–60 giri/min per minimizzare i danni da taglio.
2. Strategia di alimentazione:
Utilizzare sistemi automatizzati in modalità fed-batch o perfusione con regolazione in tempo reale basata sui metaboliti (ad es. glucosio, lattato). Ciascuno dei 4 controller può gestire fino a 6 pompe peristaltiche ad alta precisione, consentendo protocolli di alimentazione complessi, multistadio o a multi-nutrienti.
3. Controllo dell'ossigeno disciolto:
Mantenere l'ossigeno disciolto (DO) al 30–50% durante le fasi ad alta densità. Regolare di conseguenza il tasso volumetrico di aerazione (vvm: 0,3–2,0) e l'agitazione (50–100 giri/min). Per cellule con elevata richiesta di ossigeno, utilizzare una modalità di aerazione doppia: spargimento profondo durante la sterilizzazione e aerazione superficiale durante la coltura.
4. Configurazione della coltura in perfusione: Utilizzare un dispositivo di ritenzione cellulare per mantenere la densità cellulare a 5–7 × 10⁶ cellule/mL. Avviare la velocità di perfusione a 0,1–0,3 volumi di reattore/giorno, aumentandola a 0,5–1,0 volumi/giorno all'aumentare della densità cellulare.
5. Convalida della scala:
Mantenere il rapporto P/V = 30 W/m³ regolando il diametro dell’elica e la velocità di rotazione. Eseguire da 3 a 5 lotti pilota per raccogliere dati su temperatura, pH, ossigeno disciolto (DO), densità cellulare e titolo, al fine di sviluppare un modello robusto per la scala-up.
6. Garanzia di sterilità:
Le guarnizioni magnetiche a fluido garantiscono l’integrità sterile all’interfaccia dell’albero dell’agitatore. È sempre necessario seguire le procedure operative asettiche e sottoporre il sistema a test regolari di integrità e a convalide della sterilizzazione.
