제품 개요
CELLIPOWER04는 현탁 배양을 위해 특별히 설계된 산업용 스테인리스강 바이오리액터 시스템으로, 316L 스테인리스강으로 제작되었습니다. 작동 용량 범위는 20 L에서 5,000 L까지입니다. 고처리량 현탁 세포 배양 공정을 기반으로 개발된 이 시스템은 CHO 세포, HEK293 세포 및 곤충 세포 계통의 고밀도 배양에 특히 적합하며, 단클론 항체, 재조합 단백질, 바이러스 벡터 생산에 광범위하게 사용됩니다.
이 시스템은 배치(batch), 피드-배치(fed-batch), 퍼퓨전(perfusion) 등 다양한 운영 모드를 지원합니다. 독특한 해양형 임펠러(marine impeller) 설계로 효율적인 혼합을 달성하면서 전단 응력(shear stress)을 최소화하여 민감한 세포에 이상적인 성장 환경을 제공합니다.
기술 사양(생물학적 파라미터)
| 파라미터 |
사양 |
| 소재 |
316L 스테인리스강 |
| 작동 용량 |
20 L – 5,000 L |
| 적용 가능한 세포 종류 |
현탁 배양에 적합한 세포주(예: CHO, HEK293, Sf9, BHK, MDCK) |
| 세포 밀도 범위 |
1–10 × 10⁶ 세포/mL (일반 작동 범위: 5–7 × 10⁶ 세포/mL) |
| 배양 방식 |
배치식, 피드-배치식, 퍼퓨전식 |
| 교반 시스템 |
바닥 장착형 자기 구동 방식; 20–200 rpm (±1 rpm); AC 서보 모터 |
| 팬 유형 |
해양용 임펠러(저전단, 고혼합 효율) |
| 체적당 동력 입력(P/V) |
30–50 W/m³ |
| 온도 조절 |
5–60°C, ±0.1°C (재킷형 이중 PID 제어) |
| pH 제어 |
범위: 2–12; 정확도: ±0.01; 염기/CO₂ 자동 투입 |
| 용존 산소 (DO) |
0–200%, ±1%; O₂, N₂ 및 공기를 이용한 가스 혼합 |
| 산화공급 가스 |
공기, O₂, N₂, CO₂ |
| 산화공급 모드 |
심층 기포 주입 및 표면 산화공급 |
| 산화공급 유량 |
0.3–2.0 vvm(분당 매체 체적당 가스 체적) |
| 확장성 |
최대 5,000 L; 무차원 파라미터(P/V, Re, vvm)에 기반한 확장 |
| 봉인 기술 |
자기 유체 실링(누출 없음, 무정비, 멸균) |
| 제어 시스템 |
독립형 산업용 컨트롤러(외부 PC 불필요); 스마트폰 또는 컴퓨터를 통한 원격 접근 지원 |
| 자동화 특징 |
내장형 실험계획법(DoE) 지원; 자동화된 급액 전략; 다중 펌프 제어(컨트롤러당 최대 6개 펌프 × 4채널) |
| 정전 보호 기능 |
매개변수 복구 기능을 갖춘 자동 재시작 |
| 살균 |
현장 멸균(SIP) 호환 |
핵심 생물학적 이점
1. 고세포 밀도 및 생산성:
이 시스템의 최적화된 질량 및 열 전달 설계는 최대 10⁷ 세포/mL에 달하는 세포 밀도를 지원하며, 이는 기존 셰이크 플라스크 배양 대비 10–20배 높은 수준으로, 제품 수율을 현저히 향상시킵니다.
2. 견고한 확장성:
공정 확장은 무차원 매개변수(P/V, Re, vvm)를 기반으로 하여 실험실 규모에서 2,000L 산업 규모까지 일관된 성능을 보장합니다. 확장 검증에는 세포 밀도 및 타이터 변동률이 10% 미만인 연속 3회 배치가 필요합니다.
3. 정밀한 환경 제어:
온도: ±0.1°C
pH: ±0.01
용존산소(DO): ±1%
민감한 생물학적 공정에 대한 엄격한 요구 사항을 충족합니다.
4. 고처리량 공정 최적화:
내장형 실험계획법(DoE) 기능을 통해 다중 매개변수를 동시에 최적화할 수 있어, 공정 개발 기간을 획기적으로 단축합니다.
5. 산업 규모 적용 가능성:
고정층 구조 설계 및 자기 유체 밀봉 기술을 채택하여, 확장 시에도 시스템의 안정성, 무균성, 누출 제로, 마모 없음, 그리고 무정비 운전을 보장합니다.
6. 완전 자동화:
외부 PC 없이 작동 가능하며, 인터넷 연결 기기(스마트폰 또는 컴퓨터)를 통한 원격 모니터링 및 제어를 지원합니다. 자동 급여 전략 실행 기능을 포함합니다.
7. 정전 보호 기능:
정전 시 자동 재시작 기능을 갖추고 있어, 정전 이전의 모든 제어 파라미터를 복원함으로써 장기간 배양의 중단 없이 지속적인 운영을 보장합니다.
응용 분야 1. 단클론 항체 생산:
CHO 세포의 고밀도 현탁 배양을 지원합니다. 500 L 규모에서 OD₆₀₀ > 300 및 산소 전달 계수(kLa) 최대 675 h⁻¹을 달성하여, 단클론 항체(mAb) 수율을 현저히 향상시킵니다.
2. 재조합 단백질 발현:
정밀한 온도 조절(4–80°C) 및 pH 조절 기능을 통해 인슐린 및 성장 호르몬 등 단백질의 발현 조건을 최적화합니다.
3. 바이러스 벡터 생산:
아데노바이러스, AAV 등 바이러스의 현탁 배양에 적합합니다. 최적화된 교반 속도(60–80 rpm) 및 통기량(0.5–1.5 vvm)을 통해 바이러스 역가를 향상시킵니다.
4. 고밀도 미생물 발효:
대장균(E. coli) 및 효모 배양에 적용 가능하며, OD₆₀₀ > 300을 지원하므로 항생제 및 재조합 단백질 생산에 이상적입니다.
공정 최적화 권장 사항
1. 교반 최적화:
o 60–80 rpm에서 시작합니다.
o 세포 밀도가 5 × 10⁶ 세포/mL를 초과할 경우, 전단 손상을 최소화하기 위해 40–60 rpm으로 감속합니다.
2. 공급 전략:
대사산물(예: 포도당, 젖산)을 기반으로 실시간 조정이 가능한 자동 피드백치/퍼퓨전 시스템을 사용합니다. 각 4개의 컨트롤러는 최대 6개의 고정밀 펌프식 펌프(peristaltic pump)를 제어할 수 있어, 복잡한 다단계 또는 다중 영양소 공급 프로토콜을 구현할 수 있습니다.
3. 용존 산소(DO) 제어:
고밀도 배양 단계에서는 DO를 30–50%로 유지합니다. vvm(0.3–2.0) 및 교반 속도(50–100 rpm)를 이에 따라 조정합니다. 산소 요구량이 높은 세포의 경우, 이중 공기 주입 모드(dual aeration mode)를 사용합니다: 멸균 시에는 심부 스파징(deep sparging), 배양 시에는 표면 공기 주입(surface aeration)을 적용합니다.
4. 퍼퓨전 배양 설정: 세포 밀도를 5–7 × 10⁶ 세포/mL로 유지하기 위해 세포 보유 장치(cell retention device)를 사용합니다. 퍼퓨전 속도는 초기에 반응기 용량의 0.1–0.3배/일로 시작하여, 세포 밀도 증가에 따라 0.5–1.0배/일로 증가시킵니다.
5. 규모 확대 검증:
임펠러 직경과 회전 속도를 조정하여 P/V = 30 W/m³를 유지합니다. 온도, pH, 용존산소(DO), 세포 밀도 및 티터를 측정하기 위해 3~5회 시험 배치를 수행하여 신뢰성 높은 규모 확대 모델링을 위한 데이터를 수집합니다.
6. 무균성 보장:
자기 유체 실링(Magnetic fluid seals)을 통해 교반축 인터페이스에서 무균성을 확보합니다. 항상 무균 조작 절차를 준수하고, 정기적으로 시스템 무결성 검사 및 살균 검증을 수행해야 합니다.
