Tổng quan về Sản phẩm
MICROIPOWER VP là một hệ thống phản ứng sinh học song song bằng thủy tinh quy mô phòng thí nghiệm, được thiết kế cho quá trình lên men vi sinh và vi khuẩn cũng như nuôi cấy tế bào động vật và côn trùng. Hệ thống này dựa trên thiết kế đã được kiểm chứng của MICROIPOWER07 nhưng được nâng cấp với công nghệ điều khiển phân tán, mang lại độ chính xác đạt tiêu chuẩn công nghiệp trong một nền tảng nhỏ gọn và thân thiện với người dùng. Hệ thống cho phép các nhà nghiên cứu vận hành đồng thời nhiều phản ứng sinh học thông qua một giao diện thống nhất, từ đó nâng cao đáng kể hiệu quả nghiên cứu và năng lực phát triển quy trình.
Tính năng nổi bật
Thiết kế phản ứng sinh học bằng thủy tinh tích hợp với màn hình cảm ứng HMI công nghiệp tích hợp
Kiến trúc điều khiển phân tán để quản lý tối đa 8 phản ứng sinh học trên mỗi hệ thống
Mô-đun điều khiển nhiệt độ dựa trên hiệu ứng Peltier với dải nhiệt rộng: từ 4°C đến 80°C (±0,2°C)
Các bơm định lượng kiểu bánh răng xoay (peristaltic) độ chính xác cao (tối đa 6 bơm trên mỗi bộ điều khiển): hoạt động đảo chiều và có thể điều chỉnh tốc độ
Giám sát video thời gian thực với khả năng xem từ xa và chụp ảnh theo lịch trình
Hệ thống bánh xe công tác mô-đun: bánh xe công tác ba cánh, sáu cánh, tám cánh và bánh xe công tác chống bọt
Có sẵn ở các thể tích làm việc tiêu chuẩn: 1 L, 2 L, 3 L và 5 L
Bộ phụ kiện đầu nối đa dạng nhằm đảm bảo khả năng tương thích với nhiều bộ điều khiển, động cơ và các thành phần khác
Điều khiển tích hợp ở cấp độ hệ thống dành cho các thiết bị PAT của bên thứ ba (Công nghệ phân tích quy trình)
Bình thủy tinh borosilicat trong suốt cho phép quan sát trực quan quá trình phát triển vi sinh vật hoặc tế bào theo thời gian thực mà không cần thêm thiết bị quang học, rất phù hợp cho nghiên cứu trong lĩnh vực dược phẩm sinh học, sinh học tổng hợp và công nghệ sinh học công nghiệp.
Triết lý thiết kế
Hệ thống MICROIPOWER VP thu hẹp khoảng cách giữa nghiên cứu học thuật và sản xuất công nghiệp. Các bioreactor quy mô phòng thí nghiệm truyền thống thường gặp phải những hạn chế như kiểm soát thông số kém, tốc độ chuyển oxy thấp và độ biến thiên giữa các mẻ—những rào cản làm chậm quá trình mở rộng quy mô.
Hệ thống này giải quyết những thách thức trên bằng cách kết hợp:
Độ trong suốt quang học và tính trơ hóa học của thủy tinh
Kiến trúc điều khiển mạnh mẽ trong xử lý sinh học công nghiệp
Công nghệ điều khiển phân tán cho vận hành song song
Có sẵn ở các thể tích làm việc tiêu chuẩn là 1 L, 2 L, 3 L và 5 L, đồng thời hỗ trợ tùy chỉnh kích thước theo yêu cầu; hệ thống MICROIPOWER VP đáp ứng mọi nhu cầu từ sàng lọc chủng vi sinh đến xác nhận quy trình tiền-GMP. Thiết kế tích hợp của nó cho phép mở rộng quy mô linh hoạt, phù hợp với cả phòng thí nghiệm nghiên cứu nhỏ lẫn các cơ sở công nghệ sinh học quy mô lớn.
Các đổi mới kỹ thuật cốt lõi
1. Thiết kế Hệ thống Tích hợp
MICROIPOWER VP giới thiệu thiết kế hệ thống tích hợp mang tính cách mạng, cho phép người dùng:
Vận hành đồng thời tối đa 8 bioreactor từ một giao diện duy nhất ngay trên thiết bị
Truy cập và quản lý các thí nghiệm tại chỗ thông qua màn hình cảm ứng công nghiệp tích hợp
Đảm bảo hiệu suất ổn định trên toàn bộ các đơn vị nhờ các thuật toán điều khiển được chuẩn hóa
Thực hiện so sánh và tối ưu hóa theo lô bằng các công cụ phân tích dữ liệu đa lô
Đơn giản hóa bố trí phòng thí nghiệm với thiết kế nhỏ gọn, phù hợp để sử dụng trên bàn làm việc
Thiết kế này đặc biệt thích hợp cho sàng lọc cao thông lượng, phát triển quy trình và các nghiên cứu xác nhận, nơi tính nhất quán và khả năng mở rộng là yếu tố then chốt. Màn hình cảm ứng tích hợp cho phép vận hành trực tiếp ngay trên thiết bị, loại bỏ nhu cầu kết nối với máy tính cá nhân bên ngoài trong khi vẫn duy trì toàn quyền kiểm soát mọi thông số hệ thống.
2. Mô-đun điều khiển nhiệt độ Peltier
Một đổi mới nổi bật của MICROIPOWER VP là mô-đun điều khiển nhiệt độ bằng hiệu ứng nhiệt điện Peltier, có những đặc điểm sau:
Cung cấp khả năng điều khiển nhiệt độ chính xác: từ 4°C đến 80°C (±0,2°C)
Loại bỏ nhu cầu về nguồn nước làm mát bên ngoài
Giảm tiêu thụ năng lượng so với các hệ thống áo nước truyền thống
Rút ngắn chu kỳ tiệt trùng nhờ giảm quán tính nhiệt
Duy trì điều kiện nhiệt độ ổn định ngay cả khi có sự thay đổi nhanh chóng trong điều kiện môi trường xung quanh
Mô-đun này rất phù hợp cho các ứng dụng yêu cầu điều chỉnh nhiệt độ chính xác, chẳng hạn như biểu hiện protein tái tổ hợp, sản xuất vắc-xin và phân tích dòng chuyển hóa. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên hiệu ứng Peltier, trong đó năng lượng điện được chuyển đổi trực tiếp thành quá trình truyền nhiệt, cho phép điều chỉnh nhiệt độ nhanh chóng và chính xác.
3. Hệ thống bơm peristaltic độ chính xác cao
Mỗi bộ điều khiển trong hệ thống MICROIPOWER VP hỗ trợ tối đa 6 bơm peristaltic độ chính xác cao, được thiết kế để:
Hoạt động đảo chiều và thay đổi tốc độ (chu kỳ làm việc từ 0–100%)
Bổ sung chính xác glucose, dung dịch kiềm, môi trường nuôi cấy và chất chống tạo bọt
Chiến lược cấp liệu tự động nhằm đảm bảo khả năng lặp lại quy trình một cách nhất quán
Ứng suất cắt tối thiểu tác động lên các vi sinh vật và tế bào nhạy cảm
Yêu cầu bảo trì thấp nhờ thiết kế đơn giản
Các máy bơm này rất cần thiết để duy trì việc cung cấp chất dinh dưỡng chính xác, đáp ứng yêu cầu của quá trình lên men vi sinh vật và nuôi cấy tế bào có năng suất cao. Chúng đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng liên quan đến các sinh vật nhạy cảm với lực cắt, trong đó dòng chảy ổn định và ít lực cắt là yếu tố then chốt nhằm đảm bảo khả năng sống sót và hiệu suất sản xuất của tế bào.
4. Giám sát video và truy cập từ xa
MICROIPOWER VP được trang bị khả năng giám sát video nâng cao:
Xem trực tiếp hình ảnh bình phản ứng sinh học từ xa
Chụp ảnh theo lịch trình nhằm mục đích lưu trữ tài liệu và giám sát quy trình
Truy cập từ xa trên máy tính để bàn và thiết bị di động để quản lý các quy trình thí nghiệm và dữ liệu
Tích hợp với các thông số điều khiển quy trình nhằm thực hiện quan sát có tương quan
Chụp ảnh độ phân giải cao để quan sát chi tiết điều kiện nuôi cấy
Tính năng này đặc biệt hữu ích cho các thí nghiệm dài hạn và khi làm việc trong môi trường có khả năng tiếp cận vật lý hạn chế đến phòng thí nghiệm. Nó cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi sự phát triển của môi trường nuôi cấy, phát hiện sớm các vấn đề tiềm ẩn và thực hiện các điều chỉnh cần thiết mà không cần có mặt trực tiếp tại phòng thí nghiệm.
5. Hệ thống điều khiển lưu lượng khí
Hệ thống điều khiển lưu lượng khí của thiết bị được quản lý bởi bộ điều khiển lưu lượng khối (MFC) có các chức năng sau:
Hỗ trợ điều khiển chính xác lưu lượng khí: 0,3–2,0 vvm (tốc độ thể tích khí mỗi phút)
Cho phép điều khiển từng dòng khí riêng lẻ cũng như trộn liên tục các dòng khí
Tích hợp với các hệ thống lọc vô trùng nhằm ngăn ngừa nhiễm bẩn
Tối ưu hóa diện tích bề mặt giao diện giữa khí và lỏng để truyền oxy hiệu quả
Giảm thiểu kích thước bọt nhằm giảm ứng suất cắt lên các sinh vật nhạy cảm
Hệ thống điều khiển khí tiên tiến này đảm bảo các điều kiện thông khí tối ưu cho nhiều loại môi trường nuôi cấy, từ lên men vi sinh đến nuôi cấy tế bào mật độ cao.
6. Giao diện màn hình cảm ứng HMI
Giao diện người – máy (HMI) của hệ thống là màn hình cảm ứng công nghiệp 10 inch, có các chức năng sau:
**Hiển thị và cho phép điều chỉnh các thông số quy trình quan trọng** (nhiệt độ, pH, DO, tốc độ khuấy, v.v.)
Cung cấp giám sát thời gian thực đối với nhiệt độ, pH và oxy hòa tan
Hỗ trợ truy cập nhanh vào các quy trình thao tác chuẩn (SOP)
Cho phép thiết lập và điều chỉnh dễ dàng các giao thức thí nghiệm
Cung cấp các công cụ trực quan hóa dữ liệu nhằm đánh giá quy trình ngay lập tức
Giao diện người-máy (HMI) cấp công nghiệp được thiết kế dành riêng cho môi trường phòng thí nghiệm, có khả năng chống lại bụi, độ ẩm và các chất gây nhiễm bẩn khác. Giao diện trực quan của nó giúp giảm thời gian làm quen cho người dùng mới, đồng thời cung cấp các tính năng điều khiển nâng cao cho các nhà nghiên cứu có kinh nghiệm.
7. Hệ thống cánh khuấy mô-đun
MICROIPOWER VP cung cấp nhiều loại bánh xe khuấy được tối ưu hóa cho các loại nuôi cấy khác nhau:
Bánh xe khuấy ba cánh: Lý tưởng cho việc trộn tổng quát và truyền oxy
Bánh xe khuấy sáu cánh: Đảm bảo quá trình trộn với lực cắt thấp, phù hợp với các sinh vật nhạy cảm
Bánh xe khuấy tám cánh: Được tối ưu hóa cho các ứng dụng trộn với lực cắt cao
Bánh xe khuấy chống tạo bọt: Hiệu quả trong việc kiểm soát bọt mà không làm gián đoạn điều kiện nuôi cấy
Việc lựa chọn bánh xe công tác có thể được điều chỉnh phù hợp với các yêu cầu cụ thể của quá trình nuôi cấy, từ lên men vi sinh vật đến nuôi cấy tế bào mật độ cao. Thiết kế bánh xe công tác sáu cánh đặc biệt được khuyến nghị cho các ứng dụng nhạy cảm với lực cắt như nuôi cấy tế bào bám dính trên các hạt mang vi mô (microcarriers), trong đó việc khuấy trộn ở mức lực cắt thấp (≤60 vòng/phút) là yếu tố then chốt nhằm duy trì khả năng sống sót của tế bào.
8. Bộ phận vách ngăn (baffle)
Các phụ kiện vách ngăn tùy chọn có sẵn để:
Cải thiện hiệu quả khuấy trộn trong bình phản ứng
Tăng cường tốc độ truyền khối giữa pha khí – lỏng và pha lỏng – lỏng
Giảm thiểu vùng chết và nâng cao tính đồng nhất của môi trường nuôi cấy
Tăng hiệu suất chuyển oxy (kLa) lên 30–40%
Giảm thiểu ảnh hưởng của thành bình đến điều kiện nuôi cấy
Vách ngăn đặc biệt hữu ích đối với các quá trình nuôi cấy có độ nhớt cao hoặc khi sử dụng các hạt mang vi mô (microcarriers) trong nuôi cấy tế bào bám dính. Chúng hoạt động phối hợp với hệ thống bánh xe công tác nhằm tối ưu hóa các mẫu dòng chảy bên trong bình phản ứng, đảm bảo sự phân bố đồng đều chất dinh dưỡng, oxy và tế bào.
Thông số kỹ thuật
| Thông số kỹ thuật |
Thông số kỹ thuật |
| Vật liệu bình chứa |
Thủy tinh borosilicat cao cấp (bề mặt bên trong đã đánh bóng, độ nhám Ra ≤ 0,4 μm) |
| Thể tích làm việc |
1 L, 2 L, 3 L, 5 L (có khả năng tiệt trùng tại chỗ: 121℃, 15–30 phút) |
| Tỷ lệ chiều cao trên đường kính (H:D) |
1:1,6 (tiêu chuẩn), có thể tùy chỉnh các tỷ lệ khác |
| Hệ thống khuấy |
Bánh khuấy lắp trên đỉnh, tốc độ 50–1000 vòng/phút (độ chính xác ±1 vòng/phút), động cơ servo xoay chiều |
| Kiểm Soát Nhiệt Độ |
4°C đến 80°C, ±0,2°C, mô-đun nhiệt điện Peltier |
| kiểm soát pH |
0–14, độ chính xác ±0,01, có chức năng bổ sung tự động dung dịch kiềm/CO₂ |
| Oxy hòa tan (DO) |
0–200%, độ chính xác ±1%, có chức năng trộn O₂/N₂/Không khí |
| Hệ thống thông khí |
Sục khí sâu, 0,3–2,0 vvm (bộ điều khiển lưu lượng khối) |
| Lọc khí |
bộ lọc PTFE 0,2 μm (đầu vào: 37 mm; đầu ra: 50 mm) |
| Hệ thống cấp liệu |
bốn bộ điều khiển cánh khuấy trên mỗi nhóm, tối đa sáu bơm peristaltic độ chính xác cao trên mỗi bộ điều khiển |
|
Hoạt động đảo chiều và thay đổi tốc độ (chu kỳ làm việc từ 0–100%) |
| Hệ thống điều khiển |
Kiến trúc phân tán, hỗ trợ tối đa tám bioreactor trên mỗi hệ thống |
|
Các giao thức truyền thông tiêu chuẩn để tích hợp với các thiết bị PAT của bên thứ ba |
|
Điều khiển đơn hệ thống mà không cần máy tính cá nhân (PC) bên ngoài |
| Tính năng phần mềm |
Hệ thống SCADA có ghi dữ liệu, nhật ký kiểm tra (audit trail), chữ ký điện tử |
|
Xem và so sánh dữ liệu nhiều mẻ |
|
Chạy tự động các lô vàng |
|
Thiết kế thí nghiệm tích hợp (DoE) |
|
Hỗ trợ nhập dữ liệu DoE từ bên thứ ba |
|
Quản lý phân quyền người dùng nhiều cấp |
|
API tiêu chuẩn cho phát triển chương trình tùy chỉnh |
|
Tương thích với Python để phân tích dữ liệu |
| Truy cập từ xa |
Hỗ trợ cả thiết bị máy tính để bàn và thiết bị di động |
|
Giám sát và Kiểm soát Thời gian Thực |
|
Chụp ảnh và ghi chép tài liệu theo lịch trình |
| TUÂN THỦ QUY ĐỊNH |
GMP (2026) |
|
FDA 21 CFR Phần 11 |
|
Chức năng nhật ký kiểm toán |
Tại sao nên chọn MICROIPOWER VP?
Hiệu quả vận hành tích hợp: Chạy đồng thời lên đến 8 thí nghiệm với các điều kiện nhất quán từ một giao diện duy nhất ngay trên thiết bị
Khả năng mở rộng: Mở rộng từ 4 lên 8 bioreactor trên mỗi hệ thống thông qua việc mở rộng cụm
Kiểm soát chính xác: Độ chính xác đạt chuẩn công nghiệp trong định dạng thân thiện với phòng thí nghiệm
Tính linh hoạt: Hỗ trợ cả lên men vi sinh và nuôi cấy tế bào động vật/côn trùng
Thiết kế thân thiện với người dùng: Màn hình cảm ứng công nghiệp 10 inch cho phép vận hành trực tiếp ngay trên thiết bị
Môi trường dữ liệu phong phú: Các công cụ ghi nhận và phân tích dữ liệu toàn diện
Sẵn sàng đáp ứng quy định: Phù hợp với các quy định hiện hành về Thực hành sản xuất tốt (GMP) và của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đối với các môi trường có quy định nghiêm ngặt
Hiệu quả về chi phí: Thiết kế tích hợp tất cả trong một loại bỏ nhu cầu kết nối với máy tính cá nhân bên ngoài
Ứng dụng và Giá trị Khoa học
1. Lên men vi sinh
MICROIPOWER VP được thiết kế để điều khiển chính xác các quá trình lên men vi sinh vật, giúp các nhà nghiên cứu tối ưu hóa điều kiện tăng trưởng và tối đa hóa năng suất cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Các Trường Hợp Nghiên Cứu:
Tối ưu hóa quá trình lên men Lactobacillus casei:
Đạt được sản xuất axit lactic ổn định thông qua kiểm soát pH thời gian thực (độ chính xác ±0,01)
Tối ưu hóa việc sử dụng nguồn carbon bằng bơm peristaltic độ chính xác cao
Mở rộng quy mô từ phòng thí nghiệm sang sản xuất công nghiệp một cách vững chắc
Phát triển quy trình lên men Aspergillus oryzae:
Tối đa hóa sản xuất enzyme (ví dụ: protease, amylase)
Tối ưu hóa điều kiện tăng trưởng bằng phương pháp Thiết kế Thực nghiệm (DoE)
Triển khai các chiến lược cấp chất tự động nhằm đảm bảo hiệu suất ổn định
Lên men mật độ cao Escherichia coli:
Đạt được mật độ quang học cao (OD600 lên đến 120)
Duy trì mức độ oxy hòa tan ổn định (>30%)
Tích hợp với các công cụ PAT để giám sát nâng cao
2. Nuôi cấy tế bào
MICROIPOWER VP cũng rất phù hợp cho nuôi cấy tế bào động vật và côn trùng, bao gồm cả các dòng tế bào lơ lửng và bám dính.
Các Trường Hợp Nghiên Cứu:
Nuôi cấy tế bào côn trùng (SF9, HSV-1):
Hỗ trợ nuôi cấy tế bào côn trùng ở mật độ cao
Triển khai kiểm soát nhiệt độ chính xác nhằm tối ưu hóa biểu hiện protein
Tích hợp với các công cụ PAT để giám sát nâng cao
Nuôi cấy tế bào động vật có vú (293T, CHO-K1):
Đạt được nuôi cấy lơ lửng ở mật độ tế bào cao
Duy trì độ pH và mức độ oxy hòa tan ổn định
Triển khai các chiến lược cấp chất tự động nhằm đảm bảo hiệu suất ổn định
Nuôi cấy lơ lửng mật độ cao trên tế bào Vero:
Đạt mật độ tế bào cao (lên đến 1,5×10⁷ tế bào/mL)
Hỗ trợ các quy trình sản xuất vắc-xin
Triển khai kiểm soát nhiệt độ chính xác nhằm tối ưu hóa biểu hiện protein
Nuôi cấy tế bào bám dính trên vi giá thể:
Hỗ trợ nuôi cấy tế bào bám dính mật độ cao (lên đến 10⁷ tế bào/mL)
Thực hiện điều kiện khuấy trộn ít cắt ứng suất (≤60 vòng/phút)
Tích hợp với các công cụ PAT để giám sát nâng cao
Nuôi cấy lơ lửng mật độ cao (293T, CHO-K1):
Đạt mật độ tế bào cao (lên đến 10⁹ tế bào/mL)
Hỗ trợ sản xuất protein tái tổ hợp
Triển khai kiểm soát nhiệt độ chính xác nhằm tối ưu hóa biểu hiện protein
Kết luận
Hệ thống bioreactor song song MICROIPOWER VP đại diện cho một bước tiến quan trọng trong công nghệ bioreactor song song, kết hợp độ chính xác và khả năng kiểm soát của các hệ thống công nghiệp với sự tiện lợi và dễ tiếp cận của các thiết bị phòng thí nghiệm. Thiết kế tích hợp của hệ thống — bao gồm màn hình cảm ứng công nghiệp tích hợp — giúp đơn giản hóa thao tác vận hành mà vẫn đảm bảo kiểm soát đầy đủ các thông số quan trọng. Khả năng quản lý đồng thời lên đến 8 bioreactor của hệ thống khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho nghiên cứu quy mô cao và phát triển quy trình.
Đối với người dùng cần thực hiện các thí nghiệm song song mà không cần kết nối phức tạp với máy tính bên ngoài, thiết bị MICROIPOWER VP cung cấp một giải pháp mạnh mẽ và thân thiện với người dùng. Các khả năng điều khiển chính xác của thiết bị — bao gồm điều chỉnh nhiệt độ dựa trên hiệu ứng Peltier, bơm peristaltic độ chính xác cao và kiểm soát dòng khí tiên tiến — đảm bảo hiệu suất ổn định trên mọi đơn vị. Ngoài ra, nhờ tuân thủ các tiêu chuẩn GMP và FDA 21 CFR Phần 11, hệ thống sẵn sàng vận hành trong các môi trường có quy định nghiêm ngặt.
