제품 개요
CELLIPOWER06은 섬유 디스크 형태의 지지체를 사용하는 부착세포 배양을 위해 특별히 설계된 바스켓형 바이오리액터입니다. 이 시스템은 세포를 섬유 디스크 지지체 내부에 유지함으로써 전단 응력 및 기포로 인한 손상을 최대한 줄여줍니다. 동물세포 및 곤충세포의 부착배양에 적합하며, 특히 바이러스 백신, 재조합 단백질, 바이러스 벡터의 대량 생산에 활용됩니다. 이 시스템은 베로(Vero), MDCK, CHO 세포 배양에 대해 산업 규모 400 L 수준에서 성공적으로 적용된 사례가 있습니다.
핵심 기술적 이점
시트형 고정층 설계
벌집 구조의 고밀도 성장 매트릭스(예: Fibra-Cel® 디스크 또는 DISKS 캐리어)를 활용하여 초고비표면적(약 1200 cm²/g)을 제공합니다. 이를 통해 세포가 캐리어 내부 구조에서 단층으로 성장할 수 있어, 세포 밀도 및 배양 효율을 크게 향상시킵니다.
전단 응력 최소화
바스켓 형태의 고정층 설계로 캐리어를 생물반응기 내부에 견고히 고정시켜, 세포와 약선(임펠러) 간의 접촉을 완전히 방지합니다. 전단 응력이 최소화되어 세포 생존율이 95%를 상회하며, 특히 Vero, MDCK, CHO 등 전단에 민감한 세포에 매우 적합합니다.
높은 세포 밀도 및 안정성
세포가 캐리어 매트릭스 내부에 단단히 부착되어 탈리되기 어려우므로 장기간 안정적인 배양(7일 이상)이 가능합니다. 이는 제품 수율을 크게 향상시키는 동시에 수확물 내 숙주 세포 DNA 함량을 감소시킵니다.
산업 규모 검증
베로 세포 광견병 백신, CHO 세포 EPO 생산, MDCK 세포 조류 인플루엔자 백신을 포함한 400L 규모의 백신 및 재조합 단백질 생산에 성공적으로 적용됨.
모듈식 공학 설계
온라인 CIP/SIP 세정 및 살균을 지원하며, 옵션으로 자동 캐리어 적재/하역 시스템과 살균 냉점 모니터링 기능을 제공하여 GMP 요구사항을 충족함.
원격 모니터링 기능
실시간 데이터 기록 및 원격 제어를 위해 SCADA 시스템과 완전히 통합되어 여러 배치 및 생산 현장 간 공정 일관성을 보장함.
바이러스 백신 생산
베로 세포: 광견병 백신, 불활성화 소아마비 백신(IPV), 돼지 유행성 설사 백신, 신증후군 출혈열 백신, 고전적 돼지 광견병 백신
MDCK 세포: 조류 인플루엔자 백신
BSR 세포: 수의용 광견병 백신
이배체 세포: 인간용 광견병 백신(이배체 유래)
재조합 단백질 발현
CHO 세포: 에리스로포이에틴(EPO)
Vero 세포: 기타 재조합 단백질
지속적 퍼퓨전 배양
안정적인 세포 밀도와 낮은 잔류 숙주 세포 DNA 농도를 유지하며 최대 35일간 지속적 퍼퓨전을 지원합니다.
규모 확대 및 제조
실험실에서 산업용 생산에 이르기까지 전 과정의 완전한 규모 검증에 적합하며, 시험 규모 샘플 제작 및 대규모 상업용 제조를 포함합니다.
기술 사양
작동 용량
20–400 L
캐리어 유형
폴리에스터 섬유 디스크 캐리어(다양한 기공 크기 및 두께로 제공)
권장 캐리어 투입량
30 g/L
교반 제어
50–300 rpm, 자기 구동식
용존산소(DO) 제어
0–100%, ±1% (질량 유량 조절기(MFC) 기반 가스 혼합)
온도 조절
5–65°C, ±0.1°C
용존 산소 (DO)
40%, ±2%, O₂/N₂/공기 혼합 지원
pH 제어
2–12, ±0.01, 자동 알칼리/CO₂ 공급 시스템 탑재
산기 시스템
심부 기포 분사 방식, 0.3–2 vvm
급여 시스템
4개의 컨트롤러, 각각 최대 6대의 고정밀 펌프형 펌프(peristaltic pump) 지원
최대 세포 밀도
최대 4.5 × 10⁷ 세포/mL
살균 방법
SIP(현장 멸균)
소재
316L 스테인리스강(USP Class VI 규격 준수)
인증
FDA 21 CFR Part 11, GMP
제어 시스템
분산형 아키텍처로 다단계 사용자 접근 관리 및 감사 추적 기능 지원
성공적인 사례 연구
베로 세포 광견병 백신
400 L 규모에서 >98%의 세포 생존율과 1.2 × 10⁶ FFU/mL의 바이러스 역가 달성.
CHO 세포 EPO 생산
지속적 퍼퓨전 모드 하에서 35일간 안정적인 생산 달성, 당화 일관성 >90%.
MDCK 세포 조류 인플루엔자 백신
400L 규모에서 잔류 숙주 세포 DNA가 10pg/mL 미만인 상태에서 5 × 10⁸ TCID₅₀/mL의 수율을 달성함.
이배체 세포 광견병 백신
시트형 캐리어를 활용한 고순도 백신 생산을 실현하였으며, 숙주 DNA 잔류량은 낮음.
기술 보충 자료
시트형 캐리어(섬유 디스크) 생물반응기의 작동 원리
시트형 캐리어 생물반응기(바스켓형 생물반응기라고도 함)는 Fibra-Cel® 디스크 또는 DISKS 캐리어와 같은 육각형 구조의 고밀도 성장 매트릭스 내에 세포를 고정화시킨다. 이를 통해 롤러 병 배양과 유사한 정적 성장 환경을 제공하면서도 기존 롤러 시스템의 대규모 확장 한계를 극복한다.
이 캐리어는 폴리에스터 섬유와 폴리프로필렌으로 제조되며, 단일층 두께는 약 0.44 mm이고 기공 크기는 약 15 μm입니다. 매우 높은 비표면적(약 1200 cm²/g)을 갖추고 있어 캐리어 매트릭스 내에서 단층 세포 성장이 가능합니다. 배양 중에는 캐리어를 반응기 내 바스켓 구조물 안에 고정시켜 세포와 임펠러 간 직접 접촉을 방지함으로써 전단 응력을 최소화하고, 세포 생존율을 95% 이상 달성합니다.
확장 전략
확장 전략은 기존의 교반 탱크형 반응기와 현저히 다릅니다:
고정층 구조 설계
캐리어 적재량은 매트릭스 내 세포 분포의 균일성을 보장하기 위해 일정하게 유지됩니다.
저전단 교반 최적화
산업 규모 확장 시 교반 속도는 캐리어 종류 및 밀도에 따라 조정되며, 일반적으로 과도한 교란을 방지하기 위해 50–150 rpm 범위로 유지됩니다.
산소 공급 최적화
직접적인 기포 충격으로부터 캐리어를 보호하고 용존 산소를 균일하게 분포시키기 위해 심층 마이크로버블 스파징 방식을 사용합니다.
지속적 퍼퓨전 지원
바스켓형 고정층은 세포와 캐리어를 안정적으로 유지하여 최대 35일간의 안정적인 지속 배양을 가능하게 하며, 제품 수율을 크게 향상시킵니다.
모듈식 디자인
유체역학적 특성 및 물질 전달 특성을 일관되게 유지하면서 실험실 규모에서 산업 규모까지 선형적 확장이 가능합니다.
공정 장점
전단 응력 최소화
고정층 시트형 캐리어 설계는 세포를 약선(impeller)으로부터 완전히 격리시켜, Vero, MDCK, CHO 등 전단에 민감한 세포에 이상적입니다.
높은 세포 밀도 및 안정성
캐리어 내부에 함입된 세포는 탈락되기 어려워 장기간 안정적인 배양(>7일)이 가능하며, 수율이 현저히 높아집니다.
숙주 세포 DNA 관리
캐리어 기반 세포 고정화 메커니즘은 세포 탈락을 줄이고 수확물 내 잔류 숙주 세포 DNA를 감소시켜, 백신 제품에 대한 WHO 및 중국 약전 요건(≤100 pg/용량)을 충족합니다.
공정 유연성
배치, 피드-배치 및 연속 퍼퓨전 모드를 지원하며, 특히 바이러스 벡터 및 분비 단백질 생산에 적합합니다.
산업 현장 검증
CHO 유래 EPO, Vero 세포 라부스 백신, MDCK 세포 조류 인플루엔자 백신을 포함한 여러 제품에 대해 400 L 규모에서 성공적으로 검증되었습니다.
지지체 전처리 및 사용 절차
지지체 침지
주사용 수(USP) 또는 정제수에 섬유 디스크 캐리어를 완전히 잠길 정도로 담그고, 완전히 적셔질 때까지 기다리십시오.
pH 균형 조정
정제수로 헹구어 pH가 정제수의 pH와 거의 일치할 때까지 세척합니다.
살균
지지체를 생물반응기 내에 장입한 후 PBS 용액을 첨가하고 고온에서 30분간 멸균합니다.
무균 시험
냉각 후 PBS를 배출하고 배양 배지를 주입하여 48시간 무균 시험을 실시합니다.
세포 접종
일반적인 접종 밀도는 3–5 × 10⁵ 세포/mL이다. 접종 후 약 30분 뒤에 배지가 투명해지는 현상이 관찰될 수 있다.
정상 배양
세포 증식 및 목표 제품 생산을 위한 표준 배양 조건으로 전환한다.
산업적 응용 전망 백신 생산
광견병, 불활성화 폴리오 백신(IPV), 조류 인플루엔자 백신 등 고품질·저비용 백신에 대한 글로벌 수요를 충족시킨다.
재조합 단백질 발현
특히 EPO와 같은 고부가가치 CHO 세포에서 발현되는 재조합 단백질에 매우 적합하다.
바이러스 벡터 제조
유전자 치료 응용을 위한 AAV, 아데노바이러스 및 기타 바이러스 벡터의 대량 생산을 지원한다.
세포 치료
중간엽 줄기세포(MSC)와 같은 치료용 세포의 배양 확장에 적용 가능하며, 재생의학 분야의 발전을 지원합니다.
연속식 제조
생산성과 제품 품질을 크게 향상시키고 제조 비용을 절감하는 연속적 관류 공정을 가능하게 합니다.
