Jos minun pitäisi tiivistää tämä päätös yhteen lauseeseen, se olisi tämä: valitse bioreaktori, joka pitää solukäyttäytymisen vakaana tilavuuden kasvaessa, ei se, joka näyttää hyvältä vain otsikkokapasiteetiltaan.
Bioprosessien insinööreille, soluviljelytieteilijöille ja viljellyn lihan T&K-tiimeille, lyhyt lista koostuu yleensä STR:istä, ilmankuljetus-, keinutusjärjestelmistä, kiinteäpeti-/pakattupeti- ja perfuusiomuodoista kuten ontelokuitu. Arvioisin niitä lyhyen prosessirajoitusten joukon perusteella: hapensiirto, sekoitusaika, leikkaus, CO₂:n poisto, lämmön poisto, aistiminen, ja sadonkorjuureitti. Artikkeli tekee myös yhden asian hyvin selväksi: kun siirrytään yli 10^7 solua/mL, hapentarve ja leikkaus alkavat usein kilpailla keskenään.
Pikavilkaisulla, tässä on mitä ottaisin siitä:
- STR:t ovat eniten käytetty reitti skaalaamiseen ja voivat saavuttaa noin 20 000 L , mutta juoksupyörät ja ilmastus voivat vahingoittaa leikkausherkkiä soluja.
- Ilmankiertoreaktorit vähentävät mekaanista rasitusta ja voivat sopia erittäin suurille tilavuuksille, mutta tietokanta on edelleen ohuempi kuin STR:ille.
- Keinujärjestelmät ovat lempeitä ja hyödyllisiä siemenlinjan työssä, vaikka ne yleensä saavuttavat enintään noin 6 000 L .
- Kiinteäpeti- ja pakattupetijärjestelmät sopivat kiinnittymistä vaativille soluille, mutta sadonkorjuu on vaikeampaa ja tuotanto per astia on usein pienempi.
- Perfusio voi nostaa viljelmät 10^7 - 10^8 solua/mL , ja joissakin tapauksissa 10^8 - 10^9 solua/mL, mutta vain tiukemmalla hallinnalla ja solujen pidätyksellä.
- Ontelokuitu voi toimia erittäin suurella tiheydellä, mutta mittakaavaa käsitellään usein rinnakkaisilla yksiköillä yhden suuren säiliön sijaan.
- Pääasialliset mittakaavan laajentamisen epäonnistumiskohdat ovat hapensaannin rajoitukset, CO₂:n kertyminen, leikkausvauriot, pH-gradientit, metaboliittien kertyminen ja lämpötilan hallinta.
- Ennen hankintaa haluaisin mittakaavan pienentämisen tiedot, CFD-työn, pilottikokeet ja anturien vertailukelpoisuuden eri mittakaavoissa.
Yksittäiskäyttöisten bioreaktoreiden skaalaus laboratoriosta tuotantoon - TECNIC
sbb-itb-ffee270
Nopea vertailu
| Alusta | Paras sopivuus | Päärajoitus | Skaalaussignaali |
|---|---|---|---|
| STR | Suspensio tai mikrokantajat | Siipipyörien ja kuplien aiheuttama leikkausvoima | Jopa ~20,000 L |
| Airlift | Leikkausherkkä suspensioviljely | Vähemmän prosessihistoriaa kuin STR:illä | >20,000 L käsitelty teoriassa |
| Keinunta | Siemenlinja ja hellävarainen laajennus | Alempi skaalauskatto | Jopa ~6,000 L |
| Kiinteä-/pakattu-peti | Kiinnittyneet solut ja kudoskeskeinen kasvu | Vaikeampi sadonkorjuu | Keskikokoinen |
| Perfusio | Korkean tiheyden viljely | Enemmän ohjauslaitteistoa ja seurantaa | Astiaan riippuvainen |
| Ontto kuitu | Erikoistuneet korkean tiheyden ajot | Likaisuus ja rajoitettu yksikkömittakaava | Rinnakkainen käyttöönotto |
Oma lukemani: oikea valinta ei yleensä liity reaktorin etiketteihin, vaan enemmän solujen kiinnittymistarpeisiin, leikkausympäristöön, huipputiheystavoitteeseen ja siihen, onko prosessisi suoritettava eränä, syöttöeränä tai perfusiona. Se on suodatin, jota käyttäisin ennen kuin puhun minkään toimittajan kanssa.
Bioreaktorialustat, joita käytetään viljellyn lihan skaalaamisessa
Bioreaktorialustojen vertailu viljellyn lihan skaalaamisessa
Jokainen bioreaktorialusta pakottaa tekemään kompromissin sekoituksen, hapensiirron, leikkausvoimien ja skaalan välillä. Käytännössä paras valinta riippuu solujen biologiasta, tarvitsevatko ne pinnan kiinnittyäkseen, kuinka paljon hydrodynaamista rasitusta ne kestävät ja tuotannon skaalasta, johon pyritään. Hyödyllinen tapa vertailla alustoja on yksinkertainen: katso, kuinka hyvin kukin sopii solutyyppiin, prosessitilaan ja skaalatavoitteeseen.
Sekoitetutankki- ja ilmankuljetusjärjestelmät
Sekoitetutankkireaktorit (STR:t) ovat edelleen vakiintunein vaihtoehto viljellyn lihan soluviljelyyn, skaalaus noin 20 000 litraan[1] . He luottavat juoksupyöriin massasekoituksessa, solujen suspensiossa ja hapensiirrossa, mikä tekee niistä käytännöllisen vaihtoehdon suspensiokulttuureille ja mikrokantajapohjaisille prosesseille.
Haasteena on leikkausvoima. Juoksupyörän aiheuttama virtaus yhdessä kuplien rikkoutumisen kanssa spargerissa voi luoda voimia, jotka vahingoittavat eläinsoluja. Tästä syystä leikkauskestävyys tulisi kartoittaa aikaisin jokaiselle solulinjalle, eikä arvata myöhemmin, kun prosessi on jo lukittu. Suojaavat lisäaineet, kuten poloksameerit, voivat auttaa, samoin kuin juoksupyörän geometria, joka ohjaa virtausta ylöspäin, vähentäen paikallista rasitusta samalla kun hapensiirto säilyy.
Airlift-reaktorit poistavat juoksupyörän ja käyttävät kaasun injektiota siirtämään kulttuuria kuplien aiheuttaman kierron kautta. Tämä poistaa mekaanisen rasituksen pääasiallisen lähteen ja vähentää myös tehontarvetta.Erittäin suurissa mittakaavoissa ilmakuljetusjärjestelmät muuttuvat houkuttelevammiksi, koska ne voivat tarjota tasaisempaa sekoitusta, vähemmän ravinnegradientteja ja yksinkertaisempaa toimintaa[1]. Yksi teoreettinen 300 000 litran ilmakuljetusreaktori, joka on viritetty viljellyille lihasoluille, on mallinnettu 2 × 10^8 solua/ml[1] . Kokeellinen perusta on kuitenkin edelleen ohuempi kuin STR:ille.
Jos leikkausherkkyys on tärkeämpää kuin absoluuttinen läpäisykyky, lempeämmät ja pienemmän tilavuuden alustat alkavat näyttää hyödyllisemmiltä.
Aaltoliikkeellä Indusoidut, Kiinteäpeti- ja Pakattu Peti -järjestelmät
Aaltoliikkeellä indusoidut tai keinuvat bioreaktorit käyttävät lempeää liikettä kulttuurin sekoittamiseen. Tämä tekee niistä hyödyllisiä leikkausherkille soluille ja siemenlinjan laajentamiseen. Niiden käytännöllinen yläraja on noin 6 000 litraa[1], joten niitä ei yleensä valita pääasialliseksi tuotantomittakaavaksi.
Kiinteäpeti- ja pakattupetireaktorit pitävät solut kiinnittyneinä paikallaan olevaan matriisiin, usein kuitukankaaseen tai huokoiseen kantajaan, samalla kun tuore väliaine virtaa petin läpi. Nämä järjestelmät sopivat kiinnittymistä vaativille soluille ja kudospainotteiselle kasvulle, ja ne toimivat usein perfuusiotilassa saavuttaakseen korkean solutiheyden. Ne eivät kuitenkaan ole yleiskäyttöisiä järjestelmiä. Solujen kerääminen on vaikeampaa, ja tilavuustuotto on usein pienempi kuin suspensiopohjaisissa alustoissa.
Kun päätavoitteena on korkea tiheys ja tasainen tuotto, perfuusiopohjaiset järjestelmät ovat seuraava vaihtoehto.
Perfusio- ja Ontelokuitujärjestelmät
Perfusio on prosessitila, ei reaktorin geometria. Ajatuksena on käyttää solujen pidätyslaitetta, useimmiten vuorotteleva tangentiaalivirtaus (ATF) tai tangentiaalivirtaussuodatus (TFF) , poistamaan käytetty väliaine samalla kun solut pidetään astiassa.Se mahdollistaa kulttuurin toiminnan huomattavasti suuremmilla tiheyksillä kuin erä- tai syöttöeräprosessit. Käytännössä perfuusiojärjestelmät saavuttavat usein 10^7 - 10^8 solua/mL , ja jotkut kokoonpanot siirtyvät 10^8 - 10^9 solua/mL alueelle[1].
Onttokuitubioreaktorit ovat erikoistuneempi perfuusiomuoto. Solut kasvavat puoliläpäisevien kapillaarikuitujen sisällä tai ympärillä, ja ravinteiden toimitus ja jätteiden poisto tapahtuvat diffuusion kautta kalvon yli. Ne voivat tukea pitkiä jatkuvia ajoja ja erittäin korkeita solutiheyksiä. Haittapuolena on mittakaava. Näitä järjestelmiä on vaikea laajentaa erittäin suuriin työtilavuuksiin, ja kalvon tukkeutuminen on todellinen toimintariski. On parempi ajatella onttoja kuituja erikoistuneena korkean tiheyden järjestelmänä kuin yleisenä tuotantoalustana.
Alla oleva taulukko auttaa kaventamaan lyhyttä listaa mittakaavan, leikkausprofiilin ja viljelytilan mukaan.
| Bioreaktorin tyyppi | Sekoittamisperiaate | Leikkausympäristö | Skaalautuvuus | Tyypillinen prosessitila | Tyypillinen tiheysalue |
|---|---|---|---|---|---|
| Sekoitetun säiliön (STR) | Mekaaninen juoksupyörä | Kohtalainen–korkea | Jopa ~20,000 L | Erä, syöttöerä, perfuusio | 10^6 – 10^7 |
| Ilman noste | Kaasukuplinta | Matala | >20,000 L (teoreettinen) | Jatkuva, suspensio | 10^6 – 10^7 |
| Aallon aiheuttama (keinunta) | Keinualusta | Erittäin matala | Jopa ~6,000 L | Siemenlinja, pienimuotoinen erä | Alhaisempi kuin STR:t |
| Kiinteä peti / pakattu peti | Perfuusio matriisin läpi | Matala | Keskitaso | Adherentti, kudossuuntautunut | 10^8 – 10^9 |
| Perfusio (yleinen) | Verisuoniriippuvainen + pidätys | Verisuoniriippuvainen | Verisuoniriippuvainen | Jatkuva, suurtiheys | 10^7 – 10^8 |
| Ontto-kuitu | Diffuusio / perfuusio | Matala | Rajoitettu (rinnakkainen käyttöönotto) | Jatkuva, suurtiheys | 10^8 – 10^9 |
Valintakriteerit mittakaavan suurentamisen bioreaktoripäätöksille
Alustavertailut auttavat vähentämään vaihtoehtoja.Sen jälkeen päätös koskee enimmäkseen solubiologiaa, siirtosuorituskykyä ja päivittäistä toimintaa.
Sovita reaktori solubiologiaan ja viljelytilaan
Monet viljellyt lihasolutyypit ovat kiinnittymiseen riippuvaisia. Joten ensimmäinen valinta on melko suora: sovita solut suspensioon, käytä mikrokantajia tai käytä kiinnittymiskasvatusjärjestelmää.
Leikkauskestävyyttä tulisi mitata, ei olettaa, ennen kuin lukitset reaktorin geometrian. Ilmanvaihto- ja keinutusjärjestelmät voivat vähentää mekaanista rasitusta, mutta se yleensä tuo mukanaan mittakaavarajoituksia.
Jos prosessi sisältää adipogeenisen erilaistumisen, ota huomioon adiposyytin kelluvuus suunnitellessasi sekoitus- ja keräysvaiheita. Tämä yksityiskohta voi aiheuttaa ongelmia myöhemmin, jos se jätetään huomiotta alussa.
Arvioi siirtosuorituskyky ja hallitse jatkuvuus
Useimmissa tapauksissa hapensiirto asettaa mittakaavarajan. Kun solutiheys ylittää 10^7 solua/mL, hapen tarve usein pakottaa lisäämään sekoitusta tai ilmastusta, mikä samalla lisää leikkausvoimia.
Kandidaattijärjestelmiä vertaillessa keskity niihin parametreihin, jotka ratkaisevat, pysyykö prosessi kasassa mittakaavassa:
- volumetrinen hapensiirtokerroin (kLa)
- sekoitusaika
- juoksupyörän kärjen nopeus tai lähin vastaava sekoitusmittari
- CO₂ poiston tehokkuus
- säätöalue liuenneelle hapelle (DO) ja pH:lle
Nämä on tarkistettava koko kehitysmittakaavasta tuotantomittakaavaan. Reaktori, joka näyttää hyvältä pienessä astiassa, voi käyttäytyä aivan eri tavalla, jos geometria muuttuu tai sekoitusjärjestelmä vaihtuu.
Säätöjatkuvuus on yhtä tärkeää kuin raaka siirto.Jos kehitysjärjestelmän pH-, DO- ja ravinneannostelutietoja ei voida verrata kunnolla tuotantoastiaan, monet pienimuotoiset prosessien karakterisointityöt lakkaavat olemasta hyödyllisiä. On järkevää suosia järjestelmiä, joissa anturien integrointi pysyy johdonmukaisena eri mittakaavoissa, mieluiten reaaliaikaisella, linjassa tapahtuvalla seurannalla glukoosille, biomassalle ja metaboliiteille. Spektroskooppiset linja-anturit vähentävät kontaminaatioriskiä, joka liittyy toistuviin offline-näytteenottoihin, ja mahdollistavat automatisoidut annostelumuutokset, jotka auttavat pitämään korkean tiheyden viljelmät vakaina [1] .
Tarkista tuotannon operatiivinen sopivuus
Prosessitila on ensimmäinen toimintavalinta. Erä- ja syöttöeräprosessit ovat helpompia ajaa ja validoida, mutta ne saavuttavat käytännön rajan solutiheydessä. Perfusio pitää solut eksponentiaalisessa kasvussa pidempään pienemmällä tilantarpeella [1] , mutta se tarvitsee myös solujen pidätyslaitteen sekä tiukemman automaation ja valvonnan.
Kertakäyttöjärjestelmät vähentävät puhdistus- ja ristisaastumisriskiä. Ruostumattomasta teräksestä valmistetut järjestelmät puolestaan tarvitsevat CIP/SIP infrastruktuurin.
Alla oleva matriisi on hyödyllinen tapa muuttaa nämä kriteerit lyhytlistaksi.
| Prosessivaatimus | Sekoitetut säiliöt (STR) | Ilmanohjaus | Ontto kuitu / Perfusio | Kiinteä peti / Pakattu peti |
|---|---|---|---|---|
| Korkea leikkausherkkyys | Huono sopivuus | Hyvä sopivuus | Hyvä sopivuus | Hyvä sopivuus |
| Suspensioviljely | Vahva sopivuus | Vahva sopivuus | Kohtalainen sopivuus | Huono sopivuus |
| Kiinnittymistä vaativat solut | Sopivuus mikrokantajien kanssa | Sopivuus mikrokantajien kanssa | Kohtalainen sopivuus | Vahva sopivuus |
| Korkea hapentarve (>10^7 solua/mL) | Vahva sopivuus | Kohtalainen sopivuus | Kohtalainen sopivuus | Matala–kohtalainen sopivuus |
| Jatkuva / perfuusiotila | Yhteensopiva | Yhteensopiva | Paras sopivuus | Paras sopivuus |
| Mittakaava >20,000 L | Rajoitettu | Vahva sopivuus | Rajoitettu | Kohtalainen sopivuus |
| Automaattinen linjasisäinen seuranta | Kohtalainen | Kohtalainen | Korkea vaatimus | Kohtalainen |
| Sadonkorjuun yksinkertaisuus | Kohtalainen (mikrokantajan erottelu tarvitaan) | Kohtalainen | Monimutkainen | Monimutkainen |
Määritä sadonkorjuuvaihe ennen kuin viimeistelet lyhyen listan.Suspensioviljely on yksinkertaisin tapaus. Mikrokantajat lisäävät dissosiaatiota ja erottelua. Kiinteät petipaikat poistavat kantajaerotteluongelman, mutta solujen talteenotto vaikeutuu.
Kun lyhyt lista on valmis, seuraava vaihe on toimittajan valinta. Varmennettujen bioreaktoreiden, pidätyslaitteiden ja antureiden hankintaan
Laajennusriskit, validointi ja toteutus
Laajennus ei ole lineaarinen. Kun tilavuus kasvaa, sekoitusaika pitenee nopeasti ja kuljetusrajoitukset alkavat muokata prosessia. Tässä vaiheessa reaktori lakkaa näyttämästä hyvältä paperilla ja alkaa paljastaa heikkouksiaan. Kaikkien lyhytlistattujen järjestelmien on selviydyttävä näistä olosuhteista ennen pilottimittakaavaa.
Yleiset epäonnistumispisteet skaalausvaiheessa
Pääasialliset epäonnistumistilat ovat hapen rajoittuminen, CO₂:n kertyminen, leikkausvauriot, pH-gradientit, metaboliittien kertyminen ja lämpöepävakaus.
Alla oleva taulukko muuttaa jokaisen käytännölliseksi: mikä sen aiheuttaa, mitä signaalia seurata ja mitä tehdä seuraavaksi.
| Laajennusriski | Todennäköinen syy | Havaitsemissignaali | Lieventämistoimenpide |
|---|---|---|---|
| Hapen rajoitus | Matala kLa; korkea solutiheys (>20 miljoonaa solua/mL) [3] | DO laskee alle 30% kyllästymisen [3] | Lisää sekoitusta; hapen rikastus; mikro-spargerit [3] |
| CO₂:n kertyminen | Pienentynyt SA/V-suhde; korkea hydrostaattinen paine [3] | Nouseva liuennut CO₂; pH:n lasku; osmolaliteetin nousu [3] | Lisää kaasun kokonaisvirtausta (vvm); tilan huuhtelu [3] |
| Leikkausvaurio | Korkea juoksupyörän kärjen nopeus; kuplien rikkoutuminen [1] | Vähentynyt elinkyky; estynyt erilaistuminen [1] | Lisää poloksamereja; suunnittele juoksupyörät uudelleen laminaarista virtausta varten [1] |
| pH-gradientit | Huono sekoitus; pitkät kiertoaikajat [3] | Paikalliset pH-piikit lähellä emäksen lisäysportteja [3] | Optimoi porttien sijoittelu; lisää sekoitusta leikkausrajojen sisällä [3] |
| Metaboliittien toksisuus | Ammoniakin ja maitohapon kertyminen [1] | Vähentynyt kasvunopeus; biomassan tasaantuminen [1] | Perfusio tai väliaineen vaihto; suunnitellut ammoniakkia sietävät solulinjat [1] |
| Lämpöepävakaus | Pienentynyt SA/V-suhde rajoittaa lämmön haihtumista [3] | Lämpötilan vaihtelut astiassa [3] | Optimoidut jäähdytysvaipat; CFD-ohjattu astian geometria [3] |
Käytännön validointityönkulku
Validointi on aloitettava ennen sitoutumista tuotantoastiaan.Mittakaavan pienentäminen alkaa yleensä korkean läpimenon miniatyyribioreaktoreilla, joiden tilavuus on 15–250 mL, jolloin tiimit voivat säätää parametreja ja testata käyttöikkunoita [1] [3]. Nämä mallit ovat tärkeimpiä, kun ne jäljittelevät vaikeita tapauksia, eivät helppoja, mukaan lukien ohimenevät muutokset DO:ssa ja pH:ssa, joita solut voivat kohdata heterogeenisissä suurimittaisissa ympäristöissä [3].
CFD auttaa arvioimaan riskiä ennen fyysisiä ajoja. Se voi ennustaa hapen jakautumisen ja leikkausvoimat etukäteen [1] [2]. Li et al. käyttivät CFD:tä optimoidakseen reaktorin geometrian mallintaessaan 300 000 L ilmankiertoreaktoria eläinsolujen kasvattamiseen. Heidän mallinnuksensa ehdotti, että yksi astia sillä mittakaavalla voisi teoreettisesti ruokkia 75 000 ihmistä vuosittain [1].
Pilottimittakaavan työ tulee seuraavaksi.Tässä vaiheessa tavoite on yksinkertainen: tarkistaa, voivatko solut käsitellä suuremman astian virtausympäristön ja määrittää hydrodynaamisen rasituksen ylärajan, jonka prosessi voi sietää [2].
Anturien vertailukelpoisuus tarvitsee myös suoran tarkistuksen eri mittakaavoissa. Suurten astioiden linja-anturien on kestettävä sterilointi ja toimittava viikkoja ilman uudelleenkalibrointia [1] [4]. Monissa tapauksissa yksi anturi ei riitä. Anturijärjestelmiä saatetaan tarvita havaitsemaan gradientteja, jotka yksi mittauspiste jättäisi huomaamatta [1] [4] . Vain astiat, jotka tuottavat vertailukelpoisia tietoja eri mittakaavoissa, tulisi siirtää hankintakatsaukseen.
Päätelmä: Rakenna bioreaktorin lyhytlista prosessin sopivuuden ympärille
Mittakaavan kasvattaminen on sarja kompromisseja. Biologia asettaa rajat.Sitten sekoitus, hapensiirto, ohjausarkkitehtuuri ja alussuunnittelu on kaikki toimittava näiden rajojen sisällä. Nämä kolme päätösakselia - solubiologia, siirtosuorituskyky ja operatiivinen sopivuus - näkyvät jokaisessa alustan vertailussa ja jokaisessa validointivaiheessa tässä oppaassa.
Tämä kaventaa lyhyen listan nopeasti. Tavoitteena ei ole löytää reaktoria, jolla on pisin ominaisuusluettelo. Tavoitteena on löytää alusta, joka vastaa prosessitilaa ja voi säilyttää sen sopivuuden, kun laajennat.
Ennen mitään pääomapäätöstä, testaa lyhyt lista pienennetyillä malleilla, CFD:llä ja pilottimittakaavan työllä [1]. Jos järjestelmä ei pysty säilyttämään suorituskykyä näissä olosuhteissa, sitä ei pitäisi siirtää eteenpäin toimittajan valintaan.
Keskeiset päätökset hankintaan
Kirjoita nämä kriteerit kirjalliseen vaatimusten luetteloon ennen kuin puhut toimittajille.
| Vaatimus | Mitä määritellä |
|---|---|
| Solutyyppi ja kiinnittymisriippuvuus | Suspensioon sopeutunut, mikrokantajaan riippuvainen tai tukirakenteeseen integroitu |
| Kulttuuritila | Erä, syöttöerä tai perfuusio - ja onko jatkuva prosessointi tavoite |
| Hapen tarve ja siirtotavoite | Perustuu solujen huipputiheyteen, hapen siirtonopeudet, ja lämmön haihdutusvaatimukset |
| Leikkauskestävyyden raja | Suurin hydrodynaaminen rasitus, jonka solulinja kestää, empiirisesti määritetty |
| Ohjaus- ja tunnistusvaatimukset | In-line vs off-line; parametrit reaaliaikaisen seurannan kannalta (pH, DO, CO₂, glukoosi, biomassa) |
| Mittakaavan tavoite ja astian materiaali | Kertakäyttöinen vs ruostumaton teräs, tuotantomäärän ja elintarvikelaatuisten materiaalivaatimusten perusteella |
| Lajikohtaiset olosuhteet | Käyttölämpötila (e.g. 37 °C nisäkässoluille; alempi merilajeille) ja kaasunvaihtonopeudet [1] |
Usein kysytyt kysymykset
Kuinka valitsen STR:n ja ilmankuljetuksen välillä?
Se riippuu solutyypistäsi, skaalaustavoitteistasi ja prosessin prioriteeteista.
STR:t ovat laajalti käytössä, skaalautuvat hyvin ja tarjoavat tiukan prosessinhallinnan. Tämä tekee niistä yleisen valinnan suspensioviljelmille ja mikrokantajapohjaisille soluille, erityisesti siirryttäessä suurempiin tilavuuksiin. Vaihtokauppana on leikkaus: STR:t voivat altistaa solut suuremmalle hydrodynaamiselle rasitukselle, joten juoksupyörän valinta, kärjen nopeus ja kaasustrategia ovat tärkeitä.
Airlift-bioreaktorit ovat yleensä hellävaraisempia leikkausherkille soluille ja niissä on vähemmän mekaanista monimutkaisuutta, koska ne eivät luota sisäiseen sekoitukseen samalla tavalla. Mutta skaalaaminen voi olla vähemmän suoraviivaista, erityisesti kun sinun täytyy pitää sekoitus, kaasunsiirto ja kiertokäyttäytyminen linjassa eri mittakaavoissa.
Nyrkkisääntönä on, että airlift-järjestelmät sopivat herkemmille soluille, kun taas STR:t ovat usein oletusvaihtoehto vakiintuneemmille suurimittakaavaisille prosesseille.
Milloin minun pitäisi siirtyä eräprosessista perfuusioon?
Harkitse siirtymistä eräprosessista perfuusioon, kun tarvitset korkeampia solutiheyksiä ja enemmän prosessien tehostamista viljellyn lihan tuotantoon.
Useimmissa tapauksissa on järkevää, kun prosessisi tarvitsee ylläpitää erittäin korkeita solutiheyksiä - yli 100 miljoonaa solua millilitrassa - ja hyötyy jatkuvasta ravinteiden syötöstä, jätteiden poistosta, tiukemmasta prosessinhallinnasta ja korkeammasta tuottavuudesta siirryttäessä tutkimuksesta &tuotantoon.
Mitä skaalausriskit minun pitäisi testata ensin?
Testaa aikaisimmat skaalausriskit, jotka liittyvät solujen elinkelpoisuuteen ja prosessinhallintaan. Kiinnitä erityistä huomiota:
- lisääntyneeseen leikkausjännitykseen
- hapensiirtoon
- jätteiden poistoon, mukaan lukien CO₂:n kertyminen
Tarkista myös lämpötila, pH, ravinteiden toimitus, kontaminaatioriski ja olosuhteiden yhtenäisyys siirryttäessä pienistä laboratoriolaitteista suurempiin bioreaktoreihin.
Tämä on tärkeää, koska prosessi, joka näyttää vakaalta penkkitasolla, voi muuttua, kun tilavuus kasvaa. Sekoitus muuttuu.Kaasunsiirron muutokset. Paikallisia gradientteja voi esiintyä. Solut tuntevat usein nämä muutokset ennen kuin pääprosessin mittarit tekevät.
Varhainen seuranta auttaa vähentämään epäjohdonmukaisuutta ja suojaamaan solujen terveyttä.
