Dane techniczne (parametry biologiczne)
| Parametry |
Specyfikacja |
| Materiał |
stal nierdzewna 316L |
| Objętość robocza |
20 L – 5000 L |
| Typy komórek do stosowania |
Linie komórkowe dostosowane do hodowli zawieszeniowej (np. CHO, HEK293, Sf9, BHK, MDCK) |
| Zakres gęstości komórek |
1–10 × 10⁶ komórek/mL (typowy zakres roboczy: 5–7 × 10⁶ komórek/mL) |
| Tryby hodowli |
Hodowla partii, hodowla z uzupełnianiem pożywki, hodowla przepływowa |
| System mieszania |
Silnik magnetyczny zamontowany od spodu; 20–200 obr/min (±1 obr/min); silnik prądu przemiennego z serwonapędem |
| Typ wirnika |
Mieszadło typu morskiego (niskie naprężenie ścinające, wysoka wydajność mieszania) |
| Moc wejściowa na jednostkę objętości (P/V) |
30–50 W/m³ |
| Kontrola temperatury |
5–60 °C, ±0,1 °C (sterowanie podwójnym algorytmem PID z obiegiem cieczy chłodzącej) |
| kontrola pH |
Zakres: 2–12; dokładność: ±0,01; automatyczne dozowanie zasady/CO₂ |
| Tlen Rozpuszczony (DO) |
0–200 %, ±1 %; mieszanie gazów z udziałem O₂, N₂ i powietrza |
| Gazy do aerasji |
Powietrze, O₂, N₂, CO₂ |
| Tryby aerasji |
Głęboka aerasja przez rozpraszanie i aerasja powierzchniowa |
| Przepływ gazu do aerasji |
0,3–2,0 vvm (objętość gazu na objętość medium na minutę) |
| Skalowalność |
Do 5000 L; skalowanie w górę na podstawie parametrów bezwymiarowych (P/V, Re, vvm) |
| Technologia szczelności |
Magnetyczne uszczelnienie cieczy (brak wycieków, bezobsługowe, sterylne) |
| System sterowania |
Samodzielny przemysłowy sterownik (bez konieczności zewnętrznego komputera); obsługa zdalnego dostępu za pośrednictwem smartfona lub komputera |
| Cechy automatyzacji |
Wbudowane wsparcie dla planowania eksperymentów (DoE); zautomatyzowane strategie dozowania; sterowanie wieloma pompami (do 6 pomp na sterownik × 4 kanały) |
| Ochrona przed awarią zasilania |
Automatyczne ponowne uruchamianie z przywróceniem parametrów |
| Sterylizacja |
Zgodny z procesem sterylizacji w miejscu (SIP) |
Kluczowe zalety biologiczne
1. Wysoka gęstość komórek i wydajność:
Optymalizacja projektu systemu pod kątem wymiany masy i ciepła umożliwia osiągnięcie gęstości komórek do 10⁷ komórek/mL — czyli 10–20 razy wyższej niż w tradycyjnych kulturach w kolbach typu shake-flask — co znacznie zwiększa uzysk produktu.
2. Niezawodna skalowalność:
Skalowanie procesu opiera się na parametrach bezwymiarowych (P/V, Re, vvm), zapewniając spójną wydajność od skali laboratoryjnej do przemysłowej o pojemności 2000 L. Walidacja skalowania wymaga trzech kolejnych partii, przy czym zmienność międzypartiowa gęstości komórek i tyteru nie może przekraczać 10%.
3. Precyzyjna kontrola warunków środowiskowych:
Temperatura: ±0,1 °C
pH: ±0,01
RO: ±1%
Spełnia surowe wymagania stosowane w czułych procesach biologicznych.
4. Optymalizacja procesów o wysokiej wydajności:
Wbudowana funkcja planowania eksperymentów (DoE) umożliwia jednoczesną optymalizację wielu parametrów, znacznie skracając czas potrzebny na rozwój procesu.
5. Kompatybilność z przemysłową skalą produkcji:
Zastosowano konstrukcję z nieruchomym łóżkiem oraz technologię magnetycznego uszczelnienia cieczy, zapewniając stabilność systemu, sterylność, brak wycieków, brak zużycia oraz eksploatację bez konieczności konserwacji podczas powiększania skali produkcji.
6. Pełna automatyzacja:
Działa niezależnie od zewnętrznego komputera; obsługuje zdalne monitorowanie i sterowanie za pośrednictwem urządzeń podłączonych do Internetu (smartfon lub komputer). Zawiera funkcję automatycznego wykonywania strategii dozowania.
7. Ochrona przed awarią zasilania:
Wyposażony w funkcję automatycznego ponownego uruchamiania po przerwie w zasilaniu, przywracającą wszystkie parametry sterowania do stanu sprzed przerwy, co zapewnia nieprzerwaną, długotrwałą hodowlę.
Zastosowania 1. Produkcja monoklonalnych przeciwciał:
Obsługuje hodowlę zawieszeniową komórek CHO w wysokiej gęstości. W skali 500 L osiąga wartość OD₆₀₀ > 300 oraz współczynnik transferu tlenu (kLa) do 675 h⁻¹, co znacznie zwiększa wydajność produkcji przeciwciał monoklonalnych (mAb).
2. Ekspresja białek rekombinowanych:
Precyzyjna kontrola temperatury (4–80 °C) oraz regulacja pH optymalizują warunki ekspresji białek takich jak insulina i hormony wzrostu.
3. Produkcja wektorów wirusowych:
Przeznaczony do hodowli zawieszeniowej wirusów adenowirusowych, AAV itp. Zoptymalizowane mieszanie (60–80 obr./min) oraz napowietrzanie (0,5–1,5 vvm) zwiększają tyter wirusowy.
4. Fermentacja mikrobiologiczna w wysokiej gęstości:
Stosowany do hodowli Escherichia coli i drożdży, umożliwiających osiągnięcie wartości OD₆₀₀ > 300; idealny do produkcji antybiotyków oraz białek rekombinowanych.
Zalecenia dotyczące optymalizacji procesu
1. Optymalizacja mieszania:
• Rozpocznij od 60–80 obr/min.
• Gdy gęstość komórkowa przekroczy 5 × 10⁶ komórek/mL, zmniejsz prędkość do 40–60 obr/min, aby zminimalizować uszkodzenia spowodowane siłami ścinającymi.
2. Strategia dozowania:
Zastosuj zautomatyzowane systemy typu fed-batch lub perfuzji z korektą w czasie rzeczywistym na podstawie stężenia metabolitów (np. glukozy, kwasu mlekowego). Każdy z czterech kontrolerów może zarządzać do sześciu wysokoprecyzyjnych pomp perystaltycznych, umożliwiając złożone wielostopniowe lub wieloskładnikowe protokoły dozowania.
3. Kontrola stężenia tlenu rozpuszczonego (DO):
Utrzymuj poziom tlenu rozpuszczonego (DO) na poziomie 30–50% w fazach wysokiej gęstości komórkowej. Dostosuj wartość vvm (0,3–2,0) oraz prędkość mieszania (50–100 obr/min). W przypadku komórek o wysokim zapotrzebowaniu na tlen zastosuj tryb podawania powietrza w dwóch etapach: głębokie napowietrzanie podczas sterylizacji i powierzchniowe napowietrzanie w trakcie hodowli.
4. Konfiguracja kultury perfuzyjnej: Zastosuj urządzenie do zatrzymywania komórek, aby utrzymać gęstość komórkową na poziomie 5–7 × 10⁶ komórek/mL. Rozpocznij przepływ perfuzyjny od 0,1–0,3 objętości bioreaktora na dobę i zwiększ go do 0,5–1,0 objętości na dobę w miarę wzrostu gęstości komórkowej.
5. Walidacja skalowania:
Utrzymaj stosunek mocy do objętości (P/V) na poziomie 30 W/m³, dostosowując średnicę i prędkość obrotową wirnika. Przeprowadź 3–5 partii próbnych, aby zebrać dane dotyczące temperatury, pH, stężenia tlenu rozpuszczonego (DO), gęstości komórkowej oraz tyteru w celu opracowania niezawodnego modelu skalowania.
6. Zapewnienie sterylności:
Magnetyczne uszczelki cieczowe zapewniają integralność sterylną na styku wału mieszadła. Zawsze przestrzegaj procedur aseptycznych oraz regularnie przeprowadzaj testy integralności systemu oraz walidację sterylizacji.
