ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิค (พารามิเตอร์ทางชีวภาพ)
| พารามิเตอร์ |
ข้อมูลจำเพาะ |
| วัสดุ |
สแตนเลสสตีลเกรด 316L |
| ปริมาตรการทำงาน |
20 ลิตร – 5,000 ลิตร |
| ชนิดของเซลล์ที่ใช้งานได้ |
สายเซลล์ที่ปรับให้เหมาะสมกับระบบเพาะเลี้ยงแบบแขวนลอย (เช่น CHO, HEK293, Sf9, BHK, MDCK) |
| ช่วงความหนาแน่นของเซลล์ |
1–10 × 10⁶ เซลล์/มล. (ช่วงการใช้งานทั่วไป: 5–7 × 10⁶ เซลล์/มล.) |
| โหมดการเพาะเลี้ยง |
แบบแบตช์ แบบฟีด-แบตช์ และแบบเพอร์ฟิวชัน |
| ระบบกวน |
มอเตอร์ขับเคลื่อนแม่เหล็กติดตั้งที่ส่วนล่าง; ความเร็ว 20–200 รอบต่อนาที (±1 รอบต่อนาที); มอเตอร์เซอร์โวแบบกระแสสลับ |
| ประเภทของหมุน |
ใบพัดแบบเรือทะเล (แรงเฉือนต่ำ แต่มีประสิทธิภาพในการผสมสูง) |
| กำลังไฟฟ้าขาเข้าต่อหน่วยปริมาตร (P/V) |
30–50 วัตต์/ลูกบาศก์เมตร |
| การควบคุมอุณหภูมิ |
5–60°C, ±0.1°C (ควบคุมด้วยระบบ PID แบบคู่พร้อมเปลือกหุ้มเย็น) |
| การควบคุมค่า pH |
ช่วงค่า pH: 2–12; ความแม่นยำ: ±0.01; การจ่ายสารเบส/CO₂ โดยอัตโนมัติ |
| ออกซิเจนที่ละลาย (DO) |
0–200%, ±1%; การผสมก๊าซด้วย O₂, N₂ และอากาศ |
| ก๊าซสำหรับการให้อากาศ |
อากาศ, O₂, N₂, CO₂ |
| โหมดการให้อากาศ |
การให้อากาศแบบฉีดลึกและการให้อากาศที่ผิวหน้า |
| อัตราการไหลของอากาศสำหรับการให้อากาศ |
0.3–2.0 vvm (ปริมาตรก๊าซต่อปริมาตรของสารละลายต่อนาที) |
| ความสามารถในการปรับขนาด |
สูงสุดถึง 5,000 ลิตร; การขยายขนาดตามพารามิเตอร์แบบไม่มีมิติ (P/V, Re, vvm) |
| เทคโนโลยีการปิดผนึก |
ซีลแบบแม่เหล็กสำหรับของไหล (ไม่มีการรั่วซึมเลย ไม่ต้องบำรุงรักษา และปลอดเชื้อ) |
| ระบบควบคุม |
ตัวควบคุมอุตสาหกรรมแบบแยกตัว (ไม่จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ภายนอก); รองรับการเข้าถึงระยะไกลผ่านสมาร์ทโฟนหรือคอมพิวเตอร์ |
| ฟีเจอร์อัตโนมัติ |
รองรับการออกแบบการทดลอง (DoE) ในตัว; กลยุทธ์การให้อาหารแบบอัตโนมัติ; การควบคุมปั๊มหลายตัว (สูงสุด 6 ปั๊มต่อตัวควบคุม × 4 ช่องทาง) |
| การป้องกันเมื่อเกิดไฟฟ้าดับ |
เริ่มทำงานใหม่โดยอัตโนมัติพร้อมกู้คืนพารามิเตอร์ |
| การกําจัดโรค |
เข้ากันได้กับการฆ่าเชื้อในสถานที่ (SIP) |
ข้อได้เปรียบทางชีวภาพหลัก
1. ความหนาแน่นของเซลล์สูงและผลผลิตสูง:
การออกแบบระบบเพื่อการถ่ายโอนมวลและพลังงานอย่างเหมาะสม สนับสนุนความหนาแน่นของเซลล์สูงสุดถึง 10⁷ เซลล์/มล. ซึ่งสูงกว่าการเพาะเลี้ยงในขวดเขย่าแบบทั่วไป 10–20 เท่า จึงเพิ่มผลผลิตของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมีนัยสำคัญ
2. ความสามารถในการขยายขนาดได้อย่างมั่นคง:
การขยายขนาดกระบวนการอิงตามพารามิเตอร์แบบไม่มีหน่วย (P/V, Re, vvm) เพื่อให้มั่นใจว่าประสิทธิภาพจะสอดคล้องกันตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการจนถึงระดับอุตสาหกรรม 2,000 ลิตร การตรวจสอบความถูกต้องของการขยายขนาดต้องดำเนินการด้วยการผลิตสามรอบติดต่อกัน โดยความแปรปรวนระหว่างรอบการผลิต (batch-to-batch variation) ของความหนาแน่นเซลล์และค่า titer ต้องน้อยกว่า 10%
3. การควบคุมสภาวะแวดล้อมอย่างแม่นยำ:
อุณหภูมิ: ±0.1°C
ค่า pH: ±0.01
ปริมาณออกซิเจนที่ละลายได้ (DO): ±1%
สอดคล้องกับข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับกระบวนการชีวภาพที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลง
4. การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการแบบความเร็วสูง:
มีฟังก์ชันการออกแบบการทดลอง (DoE) ในตัว ซึ่งช่วยให้สามารถปรับแต่งพารามิเตอร์หลายตัวพร้อมกันได้ ทำให้ระยะเวลาในการพัฒนากระบวนการสั้นลงอย่างมาก
5. ความเข้ากันได้กับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม:
มีโครงสร้างแบบเบดคงที่ (fixed-bed) และเทคโนโลยีการปิดผนึกของเหลวด้วยแม่เหล็ก ซึ่งรับประกันความมั่นคงของระบบ ความปลอดเชื้อ ไม่มีการรั่วซึม ไม่มีการสึกหรอ และไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาในระหว่างการขยายขนาดการผลิต
6. การควบคุมแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ:
สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC) ภายนอก รองรับการตรวจสอบและควบคุมจากระยะไกลผ่านอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต (สมาร์ทโฟนหรือคอมพิวเตอร์) รวมถึงการดำเนินกลยุทธ์การจ่ายสารอาหารแบบอัตโนมัติ
7. การป้องกันการหยุดทำงานจากไฟฟ้าดับ:
ติดตั้งระบบเริ่มการทำงานอัตโนมัติหลังไฟฟ้าดับ ซึ่งจะคืนค่าพารามิเตอร์การควบคุมทั้งหมดให้กลับสู่สภาพก่อนเกิดไฟฟ้าดับ เพื่อให้มั่นใจว่าการเพาะเลี้ยงระยะยาวจะดำเนินต่อเนื่องโดยไม่มีการหยุดชะงัก
การประยุกต์ใช้งาน 1. การผลิตแอนติบอดีโมโนโคลนอล:
รองรับการเพาะเลี้ยงเซลล์ CHO แบบแขวนลอยความหนาแน่นสูง ที่ขนาด 500 ลิตร สามารถบรรลุค่า OD₆₀₀ มากกว่า 300 และสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนออกซิเจน (kLa) สูงสุดถึง 675 h⁻¹ ซึ่งช่วยเพิ่มผลผลิตของ mAb อย่างมีนัยสำคัญ
2. การแสดงออกของโปรตีนรีคอมบิแนนท์:
การควบคุมอุณหภูมิอย่างแม่นยำ (4–80°C) และการควบคุมค่า pH ช่วยปรับเงื่อนไขการสร้างโปรตีนให้เหมาะสม เช่น อินซูลินและฮอร์โมนการเจริญเติบโต
3. การผลิตเวกเตอร์ไวรัส:
เหมาะสำหรับการเพาะเลี้ยงแบบแขวนลอยของไวรัสอะเดโนไวรัส (adenovirus), AAV เป็นต้น โดยการหมุนผสมที่เหมาะสม (60–80 รอบต่อนาที) และการให้อากาศที่เหมาะสม (0.5–1.5 vvm) ช่วยเพิ่มค่าไวรัสไทเทอร์ (viral titer)
4. การหมักจุลินทรีย์ความหนาแน่นสูง:
ใช้งานได้กับ E. coli และยีสต์ รองรับค่า OD₆₀₀ มากกว่า 300 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการผลิตยาปฏิชีวนะและโปรตีนรีคอมบิแนนท์
คำแนะนำในการปรับปรุงกระบวนการ
1. การปรับปรุงการกวน:
• เริ่มต้นที่ความเร็ว 60–80 รอบต่อนาที
• เมื่อความหนาแน่นของเซลล์เกิน 5 × 10⁶ เซลล์/มล. ให้ลดความเร็วลงเหลือ 40–60 รอบต่อนาที เพื่อลดความเสียหายจากแรงเฉือน
2. กลยุทธ์การให้อาหาร:
ใช้ระบบแบบฟีดแบตช์แบบอัตโนมัติหรือระบบเพอร์ฟิวชันแบบอัตโนมัติ พร้อมการปรับค่าแบบเรียลไทม์ตามระดับเมแทบอไลต์ (เช่น กลูโคส แลคเตต) โดยคอนโทรลเลอร์แต่ละตัวในจำนวน 4 ตัวสามารถควบคุมปั๊มเพอริสตัลติกแบบความแม่นยำสูงได้สูงสุด 6 ตัว ทำให้สามารถดำเนินการตามโปรโตคอลการให้อาหารแบบหลายขั้นตอนหรือหลายสารอาหารได้อย่างซับซ้อน
3. การควบคุมออกซิเจนที่ละลาย:
รักษาระดับออกซิเจนที่ละลาย (DO) ไว้ที่ 30–50% ระหว่างระยะที่มีความหนาแน่นของเซลล์สูง ปรับอัตราการไหลของอากาศ (vvm) ให้อยู่ที่ 0.3–2.0 และปรับความเร็วการกวนให้อยู่ที่ 50–100 รอบต่อนาที ตามความเหมาะสม สำหรับเซลล์ที่ต้องการออกซิเจนสูง ให้ใช้โหมดการเติมอากาศแบบสองช่องทาง: ใช้การฉีดอากาศลึก (deep sparging) ระหว่างขั้นตอนการฆ่าเชื้อ และใช้การเติมอากาศผิวด้านบน (surface aeration) ระหว่างการเพาะเลี้ยง
4. การตั้งค่าระบบเพอร์ฟิวชัน: ใช้อุปกรณ์กักเก็บเซลล์เพื่อรักษาความหนาแน่นของเซลล์ไว้ที่ 5–7 × 10⁶ เซลล์/มล. เริ่มต้นอัตราการเพอร์ฟิวชันที่ 0.1–0.3 ปริมาตรของปฏิกรณ์ต่อวัน และเพิ่มขึ้นเป็น 0.5–1.0 ปริมาตรของปฏิกรณ์ต่อวัน ตามความหนาแน่นของเซลล์ที่เพิ่มขึ้น
5. การตรวจสอบการขยายขนาด:
รักษาอัตราส่วน P/V = 30 วัตต์/ลูกบาศก์เมตร โดยปรับเส้นผ่านศูนย์กลางของใบพัดและรอบความเร็ว ดำเนินการผลิตในระดับต้นแบบจำนวน 3–5 ชุด เพื่อเก็บรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิ ค่า pH ความเข้มข้นของออกซิเจนละลาย (DO) ความหนาแน่นของเซลล์ และค่าไทเตอร์ เพื่อสร้างแบบจำลองการขยายขนาดที่มีความแม่นยำและเชื่อถือได้
6. การรับประกันความปลอดเชื้อ:
ซีลแบบแม่เหล็กสำหรับของไหลรับประกันความสมบูรณ์เชิงปลอดเชื้อที่บริเวณรอยต่อระหว่างเพลาเครื่องกวน ต้องปฏิบัติตามขั้นตอนการปฏิบัติงานแบบปลอดเชื้ออย่างเคร่งครัด และดำเนินการทดสอบความสมบูรณ์ของระบบเป็นประจำ รวมทั้งการตรวจสอบการฆ่าเชื้อให้ได้ผล
