Elävien solujen seuranta bioreaktoreissa on kriittistä viljellyn lihan tuotannossa. Skaalaus vaatii tarkkoja työkaluja solujen terveyden ja kasvun seuraamiseen reaaliajassa. Tämä artikkeli tarkastelee keskeisiä menetelmiä, mukaan lukien kapasitanssisensorit, Raman-spektroskopia ja fluoresenssi, korostaen niiden vahvuuksia ja rajoituksia teollisissa sovelluksissa.
Keskeiset havainnot:
- Kapasitanssisensorit: Mittaavat elinkelpoisten solujen tiheyttä jatkuvasti. Tehokas kiinnittyneille soluille, mutta herkkä solukoon muutoksille.
- Raman-spektroskopia: Seuraa metaboliitteja, kuten glukoosia ja laktaattia. Ihanteellinen vesipitoisiin ympäristöihin, mutta vaatii monimutkaista kalibrointia.
- Fluoresenssi: Seuraa aineenvaihduntaa NADH/NADPH-signaalien kautta. Nopea, mutta median taustasignaalit vaikuttavat siihen.
Haasteet:
- Perinteiset testit, kuten Trypan Blue, ovat tuhoavia ja hitaita.
- Korkeat solutiheydet ja monimutkaiset väliaineet häiritsevät optisia menetelmiä.
- Anturin likaantuminen ja kalibrointitarpeet rajoittavat tehokkuutta.
Oikean menetelmän valinta riippuu prosessin vaatimuksista, bioreaktorin koosta ja steriiliystarpeista. Suurimittakaavaisissa toiminnoissa useiden tekniikoiden yhdistäminen tuottaa usein parhaat tulokset.
Kapasitanssipohjaiset anturit elinkelpoisen solutiheyden mittaamiseen
Kuinka dielektrinen spektroskopia toimii
Kapasitanssianturit, jotka tunnetaan myös nimellä radio-taajuusimpedanssianturit, käsittelevät eläviä soluja ikään kuin ne olisivat pieniä pallomaisia kondensaattoreita. Kun solususpensioon kohdistetaan sähkömagneettinen kenttä, viljelyalustan ja solujen sytoplasman ionit alkavat liikkua. Ne kohtaavat lopulta johtamattoman solukalvon, aiheuttaen polarisaation - varauksien erottumisen kalvon yli [5][6].
Tässä on avain: vain solut, joilla on ehjät kalvot, voivat polarisoitua. Kuolleet solut, joilta puuttuvat ehjät kalvot, eivät voi vangita ioneja ja eivät siksi vaikuta kapasitanssisignaaliin [5][7]. John Carvell, Aber Instruments Ltd.:n myynti- ja markkinointijohtaja, selittää tämän hyvin:
"Radiofrekvenssi (RF) impedanssi... pidetään yleisesti vankimpana ja luotettavimpana menetelmänä elävien solujen pitoisuuksien seuraamiseen nisäkässoluviljelmissä." [5]
Dielektrinen spektroskopia rakentuu tälle mittaamalla solususpension dielektrisiä ominaisuuksia (tai permittiivisyyttä) eri taajuuksilla. Tämä prosessi tuottaa β-dispersiokäyrän, joka havainnollistaa, kuinka solujen kyky polarisoitua vähenee, kun sähkökentän taajuus kasvaa [6].Yhden taajuuden mittaus heijastaa usein elinkelpoista biotilavuutta - elävien solujen miehittämää kokonaisvolyymiä - eikä vain solujen lukumäärää. Suuremmat solut vaikuttavat luonnollisesti signaaliin enemmän kuin pienemmät [5][6].
Nämä periaatteet muodostavat kapasitanssiantureiden teknologian selkärangan, mikä tekee siitä arvokkaan työkalun bioreaktorijärjestelmissä.
Kapasitanssiantureiden käyttö viljellyn lihan bioreaktoreissa
Kapasitanssianturit ovat yhteensopivia sekä kertakäyttöisten että monikäyttöisten bioreaktorijärjestelmien kanssa. Kertakäyttöisissä kokoonpanoissa kertakäyttöiset anturilevyt voidaan hitsata joustaviin kalvopusseihin tai asettaa esiasennettujen putkiliitäntöjen kautta [5][9]. Ruostumattomasta teräksestä valmistetuissa järjestelmissä uudelleenkäytettävät 12 mm:n anturit liitetään steriilien liitäntöjen kautta [9].
Käytännön esimerkki tulee Aachenin yliopistosta, jossa tutkijat käyttivät BioPAT ViaMass -järjestelmää 20 litran keinuliikkeisessä kertakäyttöisessä bioreaktorissa CHO DG44 -solujen seurantaan. He saavuttivat vahvan korrelaation (regressiokerroin 0,95) kapasitanssilukemien ja solujen kokonaisvolyymin välillä [5]. Samoin Xpand Biotechnology Alankomaissa käytti Aberin biomassasensoreita Scinus-solujen laajennusjärjestelmässään mesenkymaalisien kantasolujen (MSC) seurantaan, joita kasvatettiin mikrokantajilla tiheydellä 60 g/L. Sensorit seurasivat tehokkaasti kasvuprofiileja tilavuuksilla, jotka vaihtelivat 150 ml:sta 1 litraan, ja tulokset vastasivat läheisesti offline-viitemittauksia [5].
Viljellyn lihan tuotannossa kapasitanssisensorit loistavat työskennellessään adherenttien solujen kanssa mikrokantajilla.Toisin kuin optiset menetelmät, jotka voivat kamppailla kiinteiden kantajien kanssa, kapasitanssisensorit voivat tunkeutua näihin rakenteisiin. Tämä kyky tekee niistä erityisen hyödyllisiä ankkurointiriippuvaisten solujen seurannassa, mikä on viljellyn lihan valmistuksen kulmakivi [8].
Kapasitanssisensoreiden vahvuudet ja heikkoudet
Kapasitanssisensorit tarjoavat jatkuvaa, reaaliaikaista dataa ilman manuaaliseen näytteenottoon liittyviä kontaminaatioriskejä tai viiveitä. Ne ovat tällä hetkellä ainoat kaupallisesti saatavilla olevat online-työkalut solujen elinkelpoisuuden arviointiin teollisissa bioprosesseissa [7]. Vaikka perinteisillä offline-menetelmillä, kuten trypaaninsininenkokeilla, on suhteellinen virhe noin 10%, kapasitanssitaajuusskannaus voi vähentää tämän virheen 5.5% ja 11% välille [6].
Siitä huolimatta näillä sensoreilla on omat rajoituksensa.Yhden taajuuden mittaukset eivät voi erottaa solumäärän kasvua solukoon kasvusta. Esimerkiksi, jos solut kasvavat merkittävästi halkaisijaltaan ajon aikana - olipa syynä stressi tai kuoleman vaihe - signaali saattaa vääristää todellista solumäärää, ellei käytetä monitaajuista skannausta [6]. Lisäksi muutokset suspensioväliaineessa, kuten syötön lisäykset tai laimennukset, voivat aiheuttaa tilapäisiä "notkahduksia" tiedoissa, jotka eivät heijasta todellisia biomassamuutoksia [5]. Keinuvissa bioreaktoreissa anturi voi hetkellisesti kohdata kaasumaisen ylätilan, mikä vaatii kehittyneitä suodatusalgoritmeja signaalihäiriöiden välttämiseksi [5].
Nämä tekijät ovat ratkaisevia hienosäädettäessä elävien solujen seurantaa viljellyn lihan tuotannossa.
Spektroskopiamenetelmät elävien solujen analysointiin
Raman- ja NIR-spektroskopia
Raman-spektroskopia käyttää epäelastista valon sirontaa 785 nm:n laserista luodakseen molekyylisormenjäljen, mikä mahdollistaa samanaikaisen metabolittien, kuten glukoosin, laktaatin, glutamiinin ja ammoniumin, mittaamisen. Toisaalta NIR-spektroskopia (800–2,500 nm) havaitsee optisia absorptioita yläsävelistä ja yhdistelmänauhoista [10][12][13][14]. Ramanin vähäinen herkkyys vedelle tekee siitä ihanteellisen vesipitoisiin ympäristöihin, kuten soluviljelmiin, kun taas NIR:n korkea veden herkkyys - johtuen voimakkaasta O–H-venytyssignaalista - voi peittää kriittisiä biokemiallisia tietoja [10][12][14].
Maaliskuussa 2017 Lonza Biologics vertaili NIR-, Raman- ja 2D-fluoresenssia 15 ml:n miniatyyribioreaktoreissa (ambr™-järjestelmä). He havaitsivat Ramanin olevan luotettavin laktaatin ja glukoosin mittaamisessa, kun taas NIR suoriutui paremmin glutamiinin ja ammoniumionitasojen ennustamisessa [10][11].
Huhtikuussa 2022 Sartorius Stedim Biotech -tutkijat integroivat linja-Raman-virtauksen soluttomaan sadonkorjuuvirtaan CHO-solujen perfuusioprosessissa. Käyttäen HyperFluxPRO Raman-spektrometriä, jossa on 785 nm:n laser, he saavuttivat automatisoidun glukoosipalauteohjauksen, pitäen pitoisuudet 4 g/L ja 1,5 g/L ±0,4 g/L vaihtelulla useiden päivien ajan [13]. J.Lemke Sartorius Stedim Biotechilta huomautti:
"Tulokset osoittavat Raman-spektroskopian korkean potentiaalin edistyneessä prosessien seurannassa ja ohjauksessa perfuusioprosessissa bioreaktorin kanssa ja mittakaavasta riippumattomassa mittausmenetelmässä." [13]
Toukokuussa 2011 Bristol-Myers Squibb käytti linjassa olevaa Raman-anturia 500 litran bioreaktoreissa useiden parametrien, kuten glutamiinin, glutamaatin, glukoosin, laktaatin, ammoniumin, elinkelpoisen solutiheyden (VCD) ja kokonais solutiheyden (TCD), seuraamiseen. Spektrit kerättiin kahden tunnin välein Kaiser Optical Systems RamanRXN3 -instrumentilla, mikä osoittaa Ramanin kyvyn seurata ravinteiden lisääntymistä ja metaboliittien vähenemistä syöttöjen lisäysten aikana suurimittakaavaisessa valmistuksessa [14].
Vaikka Raman- ja NIR-spektroskopia tarjoavat yksityiskohtaisia kemiallisia näkemyksiä, fluoresenssi- ja UV-Vis-menetelmät tarjoavat täydentäviä näkökulmia solujen aineenvaihduntaan ja biomassaan.
Fluoresenssi- ja UV-Vis-spektroskopia
UV-Vis-spektroskopia mittaa valon absorptiota tai sirontaa biomassan kokonaismäärän arvioimiseksi [16]. Tämä yksinkertainen ja laajalti käytetty menetelmä kuitenkin kamppailee elinkelpoisten ja kuolleiden solujen erottamisessa ja muuttuu vähemmän tarkaksi korkeammilla solutiheyksillä [16].
Fluorometria, joka on herkempi kuin UV-Vis, keskittyy tiettyihin solunsisäisiin markkereihin, kuten NADH ja NADPH, jotka ovat aineenvaihdunnan aktiivisuuden indikaattoreita. In situ -fluorometria käyttää 366 nm ultraviolettivaloa NADH/NADPH:n virittämiseen, joka sitten fluoresoi noin 460 nm:n kohdalla [16].Veer Pramod Perwez selittää:
"Ainoa tähän mennessä kehitetty jatkuva seurantastrategia, joka tarjoaa tietoa solupopulaation biokemiallisesta tai metabolisesta tilasta, on in situ -fluorometria." [16]
Viljellyn lihan tuotannossa, jossa reaaliaikainen data on olennaista, fluoresenssi tarjoaa nopeaa palautetta metabolisista muutoksista, kun taas UV-Vis tarjoaa taloudellisen tavan arvioida biomassaa. Fluoresenssi voi seurata metabolisia muutoksia ja havaita substraatin ehtymisen reaaliajassa seuraamalla NADH-tasoja. Esimerkiksi eräässä tutkimuksessa 2D-fluoresenssi mittasi ammoniumpitoisuuksia RMSECV-arvolla 0,031 g/L, ylittäen sekä Ramanin että NIR:n miniatyyribioreaktoriasetelmissa [11]. Lisäksi automatisoidut mikrofluidiset alustat voivat yhdistää kirkaskenttämikroskopian (solujen kokonaispitoisuuden mittaamiseen) fluoresenssihavainnointiin käyttämällä propidiumjodidia, määrittäen solujen elinkelpoisuuden vain 10:ssa.3 minuuttia [15].
Eri spektroskopiamenetelmien vertailu
Näitä tekniikoita verrattaessa jokaisella on omat vahvuutensa bioreaktorin seurannassa. Raman erottuu kyvystään ennustaa glukoosia, laktaattia ja vasta-ainepitoisuuksia molekyylisormenjälkensä ja vähäisen vesihäiriön ansiosta [10][11]. NIR, vaikka se on herkkä vedelle, on tehokkaampi glutamiinin ja ammoniumin seurannassa [10][12]. Fluoresenssi tarjoaa yksityiskohtaisia näkemyksiä aineenvaihdunnasta ja elinkelpoisuudesta, kun taas UV-Vis on yksinkertainen ja kustannustehokas valinta kokonaisbiomassan arviointiin [16].
Monimuuttuja-analyysi parantaa monimutkaisten spektrien tulkintaa, mahdollistaen useiden analyyttien samanaikaisen seurannan [10][13][14]. Viljellyn lihan tuotannossa oikean spektroskopiamenetelmän valinta riippuu seurattavista metaboliiteista, bioreaktorin koosta ja siitä, käytetäänkö kertakäyttöisiä vai monikäyttöisiä järjestelmiä. Nämä tekniikat mahdollistavat yhdessä tarkan solujen seurannan, ja Ramanin yhteensopivuus vesipitoisten ympäristöjen kanssa sekä sen monianalyytikyvyt tekevät siitä erityisen houkuttelevan suurimittakaavaisille toiminnoille [13][14].
Imettävien solujen viljely - Raman keinona valvoa &ja hallita ylävirran bioprosesseja
sbb-itb-ffee270
Edistyneet menetelmät solufysiologian ja elinkelpoisuuden arviointiin
Spektroskopian lisäksi huipputekniikat tarjoavat syvällisempiä näkemyksiä solufysiologiasta ja elinkelpoisuudesta.
FTIR solujen elinkelpoisuuden ja apoptoosin seurantaan
FTIR-spektroskopia käyttää molekyylivärähtelyjä proteiineissa, lipideissä ja hiilihydraateissa havaitakseen ravinnestressiä ja varhaista apoptoosia, jotka ovat molemmat kriittisiä merkkejä solujen terveyden heikkenemisestä viljellyn lihan bioreaktoreissa.
Yksi lähestymistapa, ATR-FTIR (vaimennettu kokonaisheijastus), analysoi spektrin vaihtelua korkeataajuusalueilla erottaakseen terveet ja ravinnepuutteiset solut. Toukokuussa 2024, Dxcover Ltd:n tutkijat.työllisti ATR-FTIR-alustan, joka oli varustettu kertakäyttöisillä sisäisen heijastuksen elementeillä (IRE), CHO-solujen terveyden seuraamiseksi. Käyttämällä pääkomponenttianalyysiä (PCA) he onnistuivat erottamaan terveet solut ravinnepuutteisista PC-avaruudessa. Alusta saavutti vaikuttavat monilähtöiset R²-arvot, jotka olivat lähellä 0,98 glukoosille ja maitohapolle, tarjoten reaaliaikaisia näkemyksiä solujen elinkelpoisuudesta [17]. Koska maitohapon kertyminen voi johtaa solukuolemaan, tämä reaaliaikainen seuranta mahdollistaa oikea-aikaiset toimenpiteet solujen terveyden ylläpitämiseksi.
Modernit FTIR-järjestelmät on suunniteltu kertakäyttöisillä IRE:illä tai upotetuilla antureilla suoraan integrointiin bioreaktoriympäristöihin. Tämä kokoonpano ei ainoastaan tarjoa reaaliaikaisia tietoja, vaan myös vähentää kontaminaatioriskejä [17].Kuten korostettu Frontiers in Bioengineering and Biotechnology:
"Spektroskopiaan perustuvat teknologiat soveltuvat hyvin PAT-lähestymistapoihin, koska ne ovat ei-tuhoutuvia ja vaativat minimaalista näytteen valmistelua." [17]
Laajentaen näitä ominaisuuksia, monitaajuinen kapasitanssiskannaus käsittelee yksitaajuusmenetelmien rajoituksia.
Monitaajuinen kapasitanssiskannaus
Vaikka yksitaajuiset kapasitanssianturit ovat hyödyllisiä elinkelpoisen solutilavuuden (VCV) mittaamisessa, ne kamppailevat solukoon ja solumäärän muutosten erottamisessa. Tämä rajoitus tulee erityisen ongelmalliseksi apoptoosin aikana, jolloin solujen halkaisijat usein kasvavat [18].Monitaajuinen kapasitanssiskannaus ratkaisee tämän ongelman mittaamalla permittiivisyyttä 50–20 000 kHz:n alueella, tallentaen β-dispersiokäyrän tarkasti arvioidakseen elinkelpoisten solujen pitoisuuksia koon vaihteluista riippumatta [18].
Lokakuussa 2019 Sartorius Stedim Biotechin tutkijat käyttivät Aber Instrumentsin FUTURA pico -anturia DG44 CHO -solujen seurantaan 250 ml:n bioreaktoreissa. Soveltamalla ortogonaalista osittaispienimmän neliösumman (OPLS) mallinnusta 25 erilliseen taajuuteen, he vähensivät VCC-ennustevirheitä vain 5.5% 11%, mikä on merkittävä parannus verrattuna 16% 23% virheprosentteihin, jotka havaittiin yksitaajuusmittauksilla [18].Malli seurasi tehokkaasti solupitoisuuksia, jotka ylittivät 10 miljoonaa solua/ml, ja tunnisti nopeasti poikkeamat, jotka johtuivat laimennuksesta ja ruokintamuutoksista, virhemarginaaleilla 6.7% - 13.2% [18].
Ominaisfrekvenssi (fC), joka osoittaa pisteen, jossa solupolarisaatio on puoliksi valmis, muuttuu solukoon ja polarisoituvuuden perusteella. Tämä tarjoaa lisämerkin fysiologisille muutoksille, erityisesti solukuoleman vaiheessa, kun morfologia kokee merkittäviä muutoksia [18]. Kuten Analytical and Bioanalytical Chemistry selittää:
"VCC:n ja solun halkaisijan vaikutuksia permittiivisyyssignaaliin ei voida erottaa yhdellä taajuusmittauksella." [18]
Analyyttisten menetelmien vertailu elävien solujen monitorointiin
Analyyttisten menetelmien vertailu elävien solujen monitorointiin bioreaktoreissa
Tässä osiossa tarkastellaan tarkemmin keskeisiä analyyttisiä menetelmiä, joita käytetään elävien solujen monitorointiin viljellyn lihan bioreaktoreissa, perustuen aiemmin käsiteltyihin edistyneisiin tekniikoihin.
Parhaan menetelmän valinta edellyttää tarkkuuden, nopeuden ja käytännöllisyyden tasapainottamista. Jokaisella tekniikalla on omat vahvuutensa, olipa kyseessä elinkelpoisten solutiheyksien seuranta, metabolisen aktiivisuuden monitorointi tai steriiliyden ylläpito kertakäyttöisissä järjestelmissä.
Kapasitanssipohjaiset sensorit ovat tällä hetkellä ainoat kaupallisesti saatavilla olevat online-vaihtoehdot, jotka on räätälöity elinkelpoisuuden monitorointiin [7]. Nämä anturit mittaavat elinkelpoisten solujen tilavuutta havaitsemalla solujen polarisaation, kun niiden kalvot ovat ehjiä vaihtovirtakentässä. Yksitaajuusjärjestelmät saattavat kamppailla tarkkuuden kanssa, kun solukoot vaihtelevat, mutta monitaajuinen skannaus parantaa merkittävästi tarkkuutta, saavuttaen virhemarginaalit 5.5%–11% [18].
Spektroskooppiset menetelmät - kuten Raman-, NIR- ja fluoresenssispektroskopia - tarjoavat kattavamman näkemyksen aineenvaihdunnasta, seuraten useita parametreja biomassan ohella. Nämä menetelmät ovat ei-invasiivisia, mikä tekee niistä ihanteellisia kertakäyttöisiin bioreaktoreihin, joissa steriiliys on kriittistä. Niillä on kuitenkin haasteita: spektroskooppiset järjestelmät vaativat laajaa kalibrointia kemometrisillä malleilla ja niihin liittyy usein korkeammat alkuperäiset kustannukset verrattuna kapasitanssiantureihin.
FTIR-spektroskopia on erityisen tehokas havaitsemaan apoptoosin ja ravinnestressin varhaisia merkkejä molekyylivärähtelyanalyysin avulla. Sen voimakas veden absorptio kuitenkin rajoittaa sen käyttöä jatkuvassa linjasisäisessä seurannassa vesipitoisissa ympäristöissä [7]. Sen sijaan FTIR toimii parhaiten linjan ulkopuolisena menetelmänä, erityisesti yhdistettynä multivariaattianalyysiin reaaliaikaisessa metaboliittien seurannassa.
Analyyttisten menetelmien vertailutaulukko
| Menetelmä | Reaaliaikainen kyky | Bioreaktorin yhteensopivuus | Kalibrointitarpeet | Keskeiset rajoitukset |
|---|---|---|---|---|
| Kapasitanssisensorit | Kyllä (In-line/On-line) | Korkea (Sekoittava, Keinuttava, SUB:t) | Matala tai kohtalainen | Herkkyys kaasukuplille ja solukoon/morfologian muutoksille |
| Raman-spektroskopia | Kyllä (In-line) | Kohtalainen (Vaatii anturiliitännän) | Korkea (Kemometria) | Korkeat laitekustannukset; monimutkainen datan tulkinta |
| NIR-spektroskopia | Kyllä (In-line/At-line) | Korkea | Korkea (Monimuuttuja) | Herkkyys veden häiriöille ja väliaineen muutoksille |
| Fluoresenssi | Kyllä (In-line) | Korkea | Kohtalainen | Taustafluoresenssi väliaineesta; fotobleaching |
| FTIR | Kyllä (At-line) | Kohtalainen | Korkea | Vahva veden absorptio rajoittaa in-line käyttöä vesipitoisissa väliaineissa |
Viljellyn lihan tuotannossa, jossa tarkkuus ja luotettavuus ovat ehdottomia, analyyttisten menetelmien sovittaminen tiettyihin prosessivaatimuksiin on avain optimaalisen bioreaktorin suorituskyvyn saavuttamiseen.Alustat kuten
Päätelmät ja suositukset
Oikean analyysimenetelmän valinta edellyttää prosessivaatimusten tasapainottamista tekijöiden kuten mittakaavan, kustannusten ja sääntelyvaatimusten kanssa. Valintasi riippuu keskeisistä huomioista, kuten ovatko solusi kiinnittyneitä vai suspensioon sopeutuneita, kuinka usein seurantaa tarvitaan ja kuinka paljon invasiivisuutta voidaan sietää samalla kun varmistetaan, että steriiliys säilyy [1]. Viljellyn lihan tuotannon merkittävien solutarpeiden vuoksi [1], tarkkuus seurannassa on ehdoton vaatimus.
Keskeiset tekijät analyysimenetelmien valinnassa
Reaaliaikainen seuranta tulisi olla ensisijainen tavoite.Verkkopohjaiset järjestelmät mahdollistavat in situ -datan keräämisen ilman näytteiden poistamista, mikä tekee niistä tehokkaampia ja vähemmän virheille alttiita verrattuna offline-menetelmiin, jotka ovat työläitä ja altistavat kontaminaatiolle [3][1]. Suurille bioreaktoreille - jopa 2 000 litraa tai enemmän - ei-invasiiviset tekniikat, kuten Raman- tai NIR-spektroskopia, ovat erityisen hyödyllisiä. Nämä menetelmät ovat reagenssittomia ja voivat seurata useita parametreja, kuten glukoosia, laktaattia ja aminohappoja, samanaikaisesti [1][3]. Tämä monimuuttujakyky ei ainoastaan vähennä seurantakustannuksia, vaan myös ylläpitää steriilin, elintarvikelaatuisen ympäristön, joka on tarpeen säädösten noudattamiseksi [19].
Herkkyys ja dynaaminen alue ovat yhtä tärkeitä analysoitaessa monimutkaisia biologisia väliaineita.Luminesenssiin perustuvat testit tarjoavat yleensä suuremman herkkyyden kuin fluoresenssi- tai absorptiomenetelmät [2]. Samaan aikaan kehittyneet spektroskooppiset tekniikat tuottavat monimutkaisia tietojoukkoja, jotka usein vaativat koneoppimista tai kemometrisiä työkaluja asianmukaiseen analyysiin [3][1]. Yksinkertaisempana ratkaisuna kapasitanssipohjaiset anturit ovat tehokkaita solujen elinkelpoisuuden seurannassa.
Skaalautuvuus ja säädösten noudattaminen ovat olennaisia kaupallisessa tuotannossa. Näissä ympäristöissä antureiden on kestettävä korkealämpötilasterilointi, minimoitava liukeneminen ja toimittava pitkiä aikoja ilman uudelleenkalibrointia. Automaattiset, kuvapohjaiset seurantajärjestelmät voivat myös tarjota aikaleimattua, auditointivalmista dokumentaatiota, mikä on ratkaisevan tärkeää sääntelyviranomaisille, kuten FDA:lle ja EMA:lle, tehtävissä ilmoituksissa [4].Nämä vaatimukset korostavat oikeanlaisten laitteiden hankinnan tärkeyttä erikoistuneilta toimittajilta.
Tehosta laitteiden hankintaa Cellbase
Teknisten ja sääntelyyn liittyvien monimutkaisuuksien vuoksi oikeanlaisten analyysilaitteiden löytäminen on kriittistä. Yleiset laboratorioplatformit eivät usein omaa viljellyn lihan teollisuuteen räätälöityä asiantuntemusta.
UKK:t
Mitkä ovat kapasitanssiantureiden käytön edut bioreaktoreissa viljellyn lihan tuotannossa?
Kapasitanssianturit tarjoavat reaaliaikaisen, ei-invasiivisen tavan mitata elinkelpoista solubiomassaa bioreaktoreissa. Ne tuottavat tarkkaa ja luotettavaa dataa keskeyttämättä prosessia, mikä tekee niistä e
Nämä anturit toimivat saumattomasti kaikenkokoisissa järjestelmissä, pienistä kokoonpanoista suuriin kertakäyttöisiin teollisiin bioreaktoreihin. Tämä joustavuus parantaa prosessinhallintaa, vähentää riippuvuutta offline-näytteenotosta ja tehostaa tuotantotyönkulkuja.Tarjoamalla yksityiskohtaisia näkemyksiä solutoiminnasta, kapasitanssisensorit ovat keskeisessä roolissa bioprosessien hienosäätämisessä, erityisesti viljellyn lihan tuotannossa.
Mitkä ovat Raman-spektroskopian edut solumetaboliittien seurannassa bioreaktoreissa?
Raman-spektroskopia mahdollistaa reaaliaikaisen, ei-invasiivisen seurannan tärkeille solumetaboliiteille suoraan bioreaktoreissa. Tämä lähestymistapa poistaa näytteiden ottamisen tarpeen, mikä vähentää merkittävästi kontaminaatioriskiä. Se voi samanaikaisesti mitata useita yhdisteitä, kuten glukoosia, laktaattia, ammoniumia ja tuotetitrejä, mikä tekee siitä tehokkaan työkalun pitkille prosesseille, kuten perfuusioajoille.
Verrattuna muihin menetelmiin, Raman-spektroskopia tarjoaa usein korkeamman tarkkuuden keskeisille metaboliiteille, kuten glukoosille ja laktaatille. Se voi jopa ylittää tekniikoita, kuten lähi-infrapuna (NIR) ja 2D-fluoresenssi tietyissä olosuhteissa.Toisin kuin perinteiset offline-menetelmät, kuten HPLC tai kolorimetriset määritykset, Raman-spektroskopia toimii jatkuvasti, vähentäen aikaa ja resurssien käyttöä samalla säilyttäen soluviljelmän eheyden.
Viljellyn lihan tuotannossa Raman-spektroskopia erottuu edukseen sen yhteensopivuuden ansiosta kompaktien bioreaktoreiden kanssa ja kyvystään tarjota luotettavia, kalibrointivapaita mittauksia. Niille, jotka tarvitsevat Raman-pohjaisia seurantatyökaluja,
Mitkä ovat optisten menetelmien haasteet bioreaktoreissa, joissa on korkea solutiheys?
Ympäristöissä, joissa on korkea solutiheys, optiset menetelmät kohtaavat haasteita, kuten lisääntynyt valon sironta ja väliaineen sameus, jotka voivat vääristää mittauksia.Solujen jäänteiden kertyminen voi heikentää signaaleja ja aiheuttaa epälineaarisia vastauksia, mikä tekee tarkkojen lukemien saavuttamisesta entistä vaikeampaa.
Nämä ongelmat ovat erityisen ongelmallisia bioreaktoreissa, joissa olosuhteet muuttuvat jatkuvasti ja ovat monimutkaisia. Näiden rajoitusten ratkaisemiseksi ja luotettavan seurannan ylläpitämiseksi voidaan tarvita kehittyneempiä analyyttisiä tekniikoita.
