Технические характеристики (биологические параметры)
| Параметры |
Характеристики |
| Материал |
нержавеющая сталь марки 316L |
| Рабочий объем |
20 л – 5000 л |
| Применимые типы клеток |
Клеточные линии, адаптированные к суспензионной культуре (например, CHO, HEK293, Sf9, BHK, MDCK) |
| Диапазон плотности клеток |
1–10 × 10⁶ клеток/мл (типичный рабочий диапазон: 5–7 × 10⁶ клеток/мл) |
| Режимы культивирования |
Пакетный, с подачей питательных веществ, непрерывный |
| Система агитации |
Магнитный привод с нижним расположением; 20–200 об/мин (±1 об/мин); двигатель переменного тока с сервоприводом |
| Тип крыльчатки |
Морской тип мешалки (низкое сдвиговое воздействие, высокая эффективность перемешивания) |
| Мощность на единицу объёма (P/V) |
30–50 Вт/м³ |
| Контроль Температуры |
5–60 °C, ±0,1 °C (с двойным ПИД-регулированием через рубашку) |
| контроль pH |
Диапазон: 2–12; точность: ±0,01; автоматическая дозировка щёлочи/CO₂ |
| Растворенный кислород (DO) |
0–200 %, ±1 %; смешивание газов с O₂, N₂ и воздухом |
| Газы для аэрации |
Воздух, O₂, N₂, CO₂ |
| Режимы аэрации |
Глубинное продувание и поверхностная аэрация |
| Расход газа при аэрации |
0,3–2,0 vvm (объём газа на объём среды в минуту) |
| Масштабируемость |
До 5000 л; масштабирование на основе безразмерных параметров (P/V, Re, vvm) |
| Технология уплотнения |
Магнитное уплотнение для жидкостей (нулевая утечка, не требует технического обслуживания, стерильное) |
| Система управления |
Автономный промышленный контроллер (для работы не требуется внешний ПК); поддерживает удалённый доступ с помощью смартфона или компьютера |
| Особенности автоматизации |
Встроенная поддержка планирования экспериментов (DoE); автоматизированные стратегии подачи реагентов; управление несколькими насосами (до 6 насосов на контроллер × 4 канала) |
| Защита от отключения питания |
Автоматический перезапуск с восстановлением параметров |
| Стерилизация |
Совместимость с процедурой стерилизации на месте (SIP) |
Ключевые биологические преимущества
1. Высокая плотность клеток и продуктивность:
Оптимизированная конструкция системы для массо- и теплообмена обеспечивает достижение плотности клеток до 10⁷ клеток/мл — в 10–20 раз выше, чем при культивировании в колбах Эрленмейера, что значительно повышает выход продукта.
2. Надёжная масштабируемость:
Масштабирование процесса основано на безразмерных параметрах (P/V, Re, vvm), что гарантирует стабильные характеристики при переходе от лабораторного масштаба до промышленного объёма 2000 л. Для подтверждения масштабируемости требуется проведение трёх последовательных партий с вариацией плотности клеток и титра между партиями менее 10 %.
3. Точное управление условиями окружающей среды:
Температура: ±0,1 °C
рН: ±0,01
Содержание растворённого кислорода (DO): ±1 %
Соответствует строгим требованиям для чувствительных биологических процессов.
4. Оптимизация процессов с высокой пропускной способностью:
Встроенная функция планирования экспериментов (DoE) позволяет одновременно оптимизировать несколько параметров, значительно сокращая сроки разработки процесса.
5. Совместимость с промышленным масштабом:
Оснащён конструкцией с неподвижным слоем и технологией магнитного уплотнения жидкости, что обеспечивает стабильность системы, стерильность, отсутствие утечек, износа и необходимости в техническом обслуживании при масштабировании.
6. Полная автоматизация:
Работает автономно, без подключения внешнего ПК; поддерживает удалённый мониторинг и управление с помощью интернет-подключённых устройств (смартфон или компьютер). Включает автоматическое выполнение стратегии подачи реагентов.
7. Защита от перебоев в электропитании:
Оснащён функцией автоматического перезапуска после отключения питания, которая восстанавливает все параметры управления в состояние, существовавшее до перебоя, обеспечивая непрерывное длительное культивирование.
Области применения 1. Производство моноклональных антител:
Поддерживает высокоплотное суспензионное культивирование клеток CHO. В биореакторе объёмом 500 л достигается оптическая плотность при длине волны 600 нм (OD₆₀₀) > 300 и коэффициент массопередачи кислорода (kLa) до 675 ч⁻¹, что значительно повышает выход моноклональных антител.
2. Экспрессия рекомбинантных белков:
Точное регулирование температуры (4–80 °C) и pH оптимизирует условия экспрессии белков, таких как инсулин и гормоны роста.
3. Производство вирусных векторов:
Подходит для суспензионного культивирования аденовирусов, AAV и других вирусов. Оптимизированные параметры перемешивания (60–80 об/мин) и аэрации (0,5–1,5 объёмов воздуха на объём жидкости в минуту, vvm) повышают титр вируса.
4. Высокоплотная микробная ферментация:
Применима для культивирования E. coli и дрожжей с достижением OD₆₀₀ > 300; идеально подходит для производства антибиотиков и рекомбинантных белков.
Рекомендации по оптимизации процесса
1. Оптимизация перемешивания:
• Начните с 60–80 об/мин.
• При плотности клеток выше 5 × 10⁶ клеток/мл снизьте скорость до 40–60 об/мин, чтобы минимизировать повреждение от сдвиговых нагрузок.
2. Стратегия подачи питательных веществ:
Используйте автоматизированные системы периодического пополнения/перфузии с коррекцией в реальном времени на основе метаболитов (например, глюкозы и лактата). Каждый из 4 контроллеров может управлять до 6 высокоточных перистальтических насосов, что позволяет реализовывать сложные многостадийные или многокомпонентные протоколы подачи питательных веществ.
3. Контроль растворённого кислорода:
Поддерживайте концентрацию растворённого кислорода (DO) на уровне 30–50 % в фазах высокой плотности клеток. Соответствующим образом регулируйте объёмную скорость газификации (vvm: 0.3–2.0) и скорость перемешивания (50–100 об/мин). Для клеток с высокими потребностями в кислороде используйте режим двойной аэрации: глубинное продувание во время стерилизации и поверхностную аэрацию в ходе культивирования.
4. Настройка перфузионной культуры: Используйте устройство для удержания клеток, чтобы поддерживать плотность клеток на уровне 5–7 × 10⁶ клеток/мл. Начните перфузионную подачу со скоростью 0.1–0.3 объёма реактора в сутки и увеличьте её до 0.5–1.0 объёма реактора в сутки по мере роста плотности клеток.
5. Валидация масштабирования:
Поддерживайте соотношение P/V = 30 Вт/м³, регулируя диаметр и скорость вращения мешалки. Проведите 3–5 пробных партий для сбора данных по температуре, pH, содержанию растворённого кислорода (DO), плотности клеток и титру с целью построения надёжной модели масштабирования.
6. Обеспечение стерильности:
Магнитные уплотнения обеспечивают стерильную герметичность на стыке вала мешалки. Всегда соблюдайте асептические операционные процедуры и регулярно проводите испытания на целостность системы, а также валидацию стерилизации.
