Thông số kỹ thuật (Các thông số sinh học)
| Thông số kỹ thuật |
Thông số kỹ thuật |
| Chất liệu |
thép không gỉ 316L |
| Thể Tích Làm Việc |
20 L – 5.000 L |
| Các loại tế bào áp dụng được |
Các dòng tế bào thích nghi với nuôi cấy lơ lửng (ví dụ: CHO, HEK293, Sf9, BHK, MDCK) |
| Phạm vi mật độ tế bào |
1–10 × 10⁶ tế bào/mL (Phạm vi vận hành điển hình: 5–7 × 10⁶ tế bào/mL) |
| Chế độ nuôi cấy |
Lô đơn, lô bổ sung, liên tục |
| Hệ thống khuấy |
Động cơ từ tính lắp ở đáy; 20–200 vòng/phút (±1 vòng/phút); động cơ servo xoay chiều |
| Kiểu Rôto |
Cánh khuấy kiểu biển (ít gây tổn thương cắt cắt, hiệu suất trộn cao) |
| Công suất đầu vào trên đơn vị thể tích (P/V) |
30–50 W/m³ |
| Kiểm Soát Nhiệt Độ |
5–60°C, ±0,1°C (điều khiển kép PID bằng áo khoác) |
| kiểm soát pH |
Dải pH: 2–12; Độ chính xác: ±0,01; Tự động cấp dung dịch bazơ/CO₂ |
| Oxy hòa tan (DO) |
0–200%, ±1%; Trộn khí với O₂, N₂ và không khí |
| Khí cấp khí |
Không khí, O₂, N₂, CO₂ |
| Chế độ cấp khí |
Cấp khí sâu và cấp khí bề mặt |
| Lưu lượng khí cấp |
0,3–2,0 vvm (thể tích khí trên thể tích môi trường nuôi cấy mỗi phút) |
| Khả Năng Mở Rộng |
Lên đến 5.000 L; mở rộng quy mô dựa trên các thông số không thứ nguyên (P/V, Re, vvm) |
| Công nghệ niêm phong |
Bộ kín từ tính cho chất lỏng (không rò rỉ, không cần bảo trì, vô trùng) |
| Hệ thống điều khiển |
Bộ điều khiển công nghiệp độc lập (không yêu cầu máy tính cá nhân bên ngoài); hỗ trợ truy cập từ xa thông qua điện thoại thông minh hoặc máy tính |
| Tính năng tự động hóa |
Hỗ trợ tích hợp thiết kế thí nghiệm (DoE); chiến lược cấp liệu tự động; điều khiển đa bơm (tối đa 6 bơm trên mỗi bộ điều khiển × 4 kênh) |
| Bảo vệ mất điện |
Khởi động lại tự động với khôi phục tham số |
| Khử trùng |
Tương thích với tiệt trùng tại chỗ (SIP) |
Lợi thế sinh học cốt lõi
1. Mật độ tế bào cao và năng suất cao:
Thiết kế tối ưu hóa truyền khối và truyền nhiệt của hệ thống cho phép đạt mật độ tế bào lên đến 10⁷ tế bào/mL—cao gấp 10–20 lần so với nuôi cấy trong bình lắc thông thường—từ đó nâng cao đáng kể sản lượng sản phẩm.
2. Khả năng mở quy mô mạnh mẽ:
Việc mở quy mô quy trình dựa trên các thông số không thứ nguyên (P/V, Re, vvm), đảm bảo hiệu suất nhất quán từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp 2.000 L. Việc xác nhận mở quy mô yêu cầu thực hiện ba mẻ liên tiếp với độ biến thiên giữa các mẻ về mật độ tế bào và nồng độ sản phẩm (titer) nhỏ hơn 10%.
3. Kiểm soát môi trường chính xác:
Nhiệt độ: ±0,1°C
pH: ±0,01
DO: ±1%
Đáp ứng các yêu cầu khắt khe đối với các quá trình sinh học nhạy cảm.
4. Tối ưu hóa quy trình tốc độ cao:
Chức năng Thiết kế thí nghiệm (DoE) tích hợp cho phép tối ưu hóa đồng thời nhiều thông số, rút ngắn đáng kể thời gian phát triển quy trình.
5. Khả năng tương thích với quy mô công nghiệp:
Có thiết kế cấu trúc giường cố định và công nghệ niêm phong chất lỏng bằng nam châm, đảm bảo tính ổn định, vô trùng, không rò rỉ, không mài mòn và vận hành không cần bảo trì trong quá trình mở rộng quy mô.
6. Tự động hóa toàn bộ:
Vận hành độc lập, không cần máy tính cá nhân (PC) bên ngoài; hỗ trợ giám sát và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị kết nối internet (điện thoại thông minh hoặc máy tính). Bao gồm chức năng thực thi chiến lược cấp liệu tự động.
7. Bảo vệ khi mất điện:
Được trang bị chức năng tự khởi động lại sau khi mất điện, khôi phục tất cả các thông số điều khiển về trạng thái trước khi xảy ra sự cố để đảm bảo quá trình nuôi cấy liên tục trong thời gian dài.
Ứng dụng 1. Sản xuất kháng thể đơn dòng:
Hỗ trợ nuôi cấy lơ lửng mật độ cao của tế bào CHO. Ở quy mô 500 L, đạt được mật độ quang học OD₆₀₀ > 300 và hệ số truyền oxy (kLa) lên tới 675 h⁻¹, từ đó nâng cao đáng kể năng suất kháng thể đơn dòng (mAb).
2. Biểu hiện protein tái tổ hợp:
Kiểm soát nhiệt độ chính xác (4–80°C) và điều chỉnh pH tối ưu hóa điều kiện biểu hiện cho các protein như insulin và hormone tăng trưởng.
3. Sản xuất vector virus:
Phù hợp với nuôi cấy lơ lửng các loại virus như adenovirus, AAV, v.v. Tốc độ khuấy tối ưu (60–80 vòng/phút) và tốc độ cấp khí (0.5–1.5 vvm) giúp nâng cao hiệu giá virus.
4. Lên men vi sinh vật mật độ cao:
Áp dụng được cho E. coli và nấm men, hỗ trợ đạt mật độ quang học OD₆₀₀ > 300, lý tưởng cho sản xuất kháng sinh và protein tái tổ hợp.
Các khuyến nghị tối ưu hóa quy trình
1. Tối ưu hóa khuấy trộn:
o Bắt đầu ở tốc độ 60–80 vòng/phút.
o Khi mật độ tế bào vượt quá 5 × 10⁶ tế bào/mL, giảm xuống còn 40–60 vòng/phút nhằm giảm thiểu tổn thương do lực cắt.
2. Chiến lược cấp dưỡng:
Sử dụng các hệ thống nuôi cấy theo mẻ bổ sung tự động hoặc nuôi cấy liên tục (perfusion) có khả năng điều chỉnh thời gian thực dựa trên nồng độ các chất chuyển hóa (ví dụ: glucose, lactate). Mỗi bộ điều khiển trong số 4 bộ điều khiển có thể quản lý tối đa 6 bơm peristaltic độ chính xác cao, cho phép triển khai các giao thức cấp dưỡng phức tạp nhiều giai đoạn hoặc nhiều thành phần dinh dưỡng.
3. Kiểm soát nồng độ oxy hòa tan (DO):
Duy trì DO ở mức 30–50% trong các giai đoạn mật độ cao. Điều chỉnh lưu lượng khí (vvm: 0.3–2.0) và tốc độ khuấy trộn (50–100 vòng/phút) tương ứng. Đối với các dòng tế bào có nhu cầu oxy cao, sử dụng chế độ sục khí kép: sục khí sâu trong quá trình tiệt trùng và sục khí bề mặt trong quá trình nuôi cấy.
4. Thiết lập nuôi cấy liên tục (perfusion): Sử dụng thiết bị giữ tế bào để duy trì mật độ tế bào ở mức 5–7 × 10⁶ tế bào/mL. Bắt đầu tốc độ perfusion ở mức 0,1–0,3 thể tích phản ứng/ngày, sau đó tăng dần lên 0,5–1,0 thể tích phản ứng/ngày khi mật độ tế bào tăng.
5. Xác nhận quy mô hóa:
Duy trì tỷ lệ P/V = 30 W/m³ bằng cách điều chỉnh đường kính và tốc độ cánh khuấy. Tiến hành 3–5 mẻ thử nghiệm để thu thập dữ liệu về nhiệt độ, pH, nồng độ oxy hòa tan (DO), mật độ tế bào và nồng độ sản phẩm nhằm xây dựng mô hình quy mô hóa đáng tin cậy.
6. Đảm bảo vô trùng:
Các phớt làm kín bằng chất lỏng từ tính đảm bảo tính vô trùng tại vị trí tiếp xúc giữa trục khuấy và thân thiết bị. Luôn tuân thủ các quy trình vận hành vô trùng và thực hiện định kỳ các kiểm tra đánh giá độ kín khít của hệ thống cũng như xác nhận quá trình tiệt trùng.
