Pasar B2B Daging Budidaya Pertama di Dunia: Baca Pengumuman

Kontrol Oksigen Terlarut dalam Bioreaktor

Dissolved Oxygen Control in Bioreactors

David Bell |

Manajemen oksigen terlarut (DO) sangat penting untuk pertumbuhan sel hewan dalam bioreaktor, terutama untuk produksi daging budidaya. Tingkat DO yang tepat memastikan pertumbuhan sel, metabolisme, dan kualitas produk, tetapi peningkatan produksi memperkenalkan tantangan seperti distribusi oksigen yang tidak merata dan stres geser. Berikut adalah yang perlu Anda ketahui:

  • Dasar-dasar DO: Sel hewan berkembang pada saturasi udara 20–40%. DO rendah menyebabkan hipoksia, memperlambat pertumbuhan dan meningkatkan laktat, sedangkan DO tinggi menyebabkan stres oksidatif.
  • Tantangan dalam Bioreaktor Besar: Peningkatan skala mengurangi efisiensi transfer oksigen, menciptakan gradien DO, dan berisiko merusak sel melalui stres geser.
  • Solusi:
    • Metode Aerasi: Sistem mikrogelembung dan bioreaktor air-lift meningkatkan transfer oksigen dengan kerusakan sel yang lebih sedikit.
    • Sensors: Sensor optik dan spektroskopi Raman menyediakan pemantauan DO yang tepat dan real-time.
    • Advanced Tools: Dinamika fluida komputasional (CFD) dan sistem kontrol otomatis mengoptimalkan distribusi oksigen.
  • Procurement: Platform seperti Cellbase mempermudah pengadaan peralatan khusus, dari bioreaktor hingga sensor presisi tinggi.

Mempertahankan tingkat DO yang konsisten adalah kunci untuk meningkatkan produksi daging budidaya sambil memastikan kualitas dan efisiensi.

Tantangan Kontrol Oksigen Terlarut dalam Bioreaktor Daging Budidaya

Kebutuhan Oksigen Sel dan Rentang Optimal

Sel hewan yang digunakan dalam produksi daging budidaya memiliki kebutuhan oksigen yang tepat.Untuk sebagian besar sel mamalia, tingkat oksigen terlarut (DO) harus tetap dalam kisaran 20–40% saturasi udara untuk mendukung respirasi yang sehat dan menghindari penumpukan produk metabolik seperti laktat [5]. Jika berada di bawah kisaran ini, pertumbuhan sel dapat terhambat dan menyebabkan akumulasi laktat, yang mengasamkan medium dan lebih lanjut menghambat pertumbuhan [5]. Di sisi lain, tingkat oksigen yang berlebihan (hiperoksia) dapat memicu stres oksidatif, merusak komponen seluler, mengurangi viabilitas sel, dan mengganggu proses diferensiasi [5][3].

Masalah Teknik dalam Manajemen DO

Kelarutan oksigen yang rendah dalam air menciptakan tantangan besar dalam desain bioreaktor. Pada suhu 25°C dan tekanan atmosfer standar, oksigen larut dalam air hanya sekitar 8 mg/L [6].Bahkan dengan aerasi yang kuat, sulit untuk mempertahankan tingkat DO yang memadai untuk kultur sel yang padat. Selain itu, metode aerasi dan agitasi tradisional dapat menghasilkan stres geser yang merusak membran sel hewan yang rapuh, mengurangi viabilitasnya dan mengganggu diferensiasi [6].

Dalam bioreaktor yang lebih besar, distribusi DO yang tidak merata menjadi masalah signifikan. Seiring dengan meningkatnya waktu pencampuran, gradien oksigen terbentuk, menyebabkan kondisi hipoksia di beberapa area dan kondisi hiperoksia di area lainnya [7]. Variabilitas ini dapat mengakibatkan pertumbuhan sel yang tidak konsisten, fluktuasi dalam kualitas produk, dan hasil keseluruhan yang lebih rendah.

Tantangan Dampak Strategi Mitigasi
Kelarutan oksigen rendah Ketersediaan DO terbatas Sistem mikrogelembung, aerasi membran
Tegangan geser Kerusakan sel dan penurunan viabilitas Pencampuran lembut, impeller bertegangan rendah
Distribusi tidak merata Pertumbuhan dan kualitas produk yang tidak konsisten Desain pencampuran canggih, pemodelan CFD

Masalah ini menjadi lebih menonjol saat bioreaktor diperbesar, menambah lapisan kompleksitas pada manajemen oksigen.

Masalah Penskalaan dari Produksi Laboratorium ke Komersial

Penskalaan bioreaktor memperbesar kesulitan dalam mempertahankan distribusi DO yang seragam.Kapal yang lebih besar mengalami waktu pencampuran yang lebih lama dan gradien oksigen yang lebih jelas, membuatnya lebih sulit untuk memastikan tingkat oksigen yang konsisten di seluruh [7]. Teknik yang bekerja dengan baik di laboratorium sering kali gagal pada skala komersial, memerlukan rekayasa lanjutan untuk menyesuaikan tingkat transfer oksigen (kLa) [7]. Rasio permukaan terhadap volume yang menurun dalam bioreaktor yang lebih besar semakin mengurangi efisiensi metode aerasi tradisional. Untuk mengatasi tantangan ini, desain pencampuran lanjutan dan pemodelan dinamika fluida komputasional (CFD) sangat penting. Alat-alat ini membantu memprediksi dan meminimalkan gradien oksigen sebelum mengganggu produksi [7][6].

Sistem pemantauan dan kontrol waktu nyata juga sangat penting untuk mengelola DO dalam operasi skala besar.Produksi komersial menuntut sistem otomatis yang mampu merespons perubahan cepat dalam metabolisme sel dan kebutuhan oksigen [1][7]. Sensor DO optik, seperti VisiFerm RS485-ECS, sangat berharga dalam pengaturan ini, menawarkan pemantauan dan kontrol yang tepat selama proses produksi [3].

Tantangan peningkatan skala memiliki risiko finansial yang tinggi. Kontrol DO yang buruk pada skala komersial dapat mengakibatkan seluruh batch tidak memenuhi standar kualitas, menyebabkan kerugian finansial yang signifikan. Hal ini mendorong investasi dalam peralatan khusus dan teknologi pemantauan yang disesuaikan untuk produksi daging budidaya skala besar.

Teknologi untuk Memantau Oksigen Terlarut

Teknologi Sensor Pemantauan DO

Dalam produksi daging budidaya, tiga jenis sensor utama digunakan untuk memantau tingkat oksigen terlarut (DO) dengan presisi:

  • Sensör elektrokimia (tipe Clark): Sensor ini mengukur arus reduksi oksigen dan dikenal karena keandalannya. Namun, mereka memerlukan perawatan rutin, seperti penggantian membran, dan mengonsumsi sejumlah kecil oksigen selama pengukuran.
  • Sensör optik: Menggunakan pewarna luminescent yang dipadamkan oleh oksigen, sensor optik memberikan pengukuran yang cepat dan tidak mengonsumsi. Contoh yang menonjol adalah Hamilton VisiFerm RS485-ECS, yang menawarkan komunikasi digital dan berkinerja baik bahkan dalam kondisi bioreaktor yang menantang [3].
  • Spektroskopi Raman: Teknologi ini memungkinkan pemantauan real-time dan non-invasif dari berbagai parameter - termasuk DO, glukosa, dan laktat. Misalnya, MarqMetrix All-In-One Process Raman Analyzer, dilengkapi dengan probe yang dapat dicelupkan, menunjukkan kemampuannya dalam analisis multi-parametrik [1]

Setiap teknologi memiliki keunggulannya. Sensor tipe Clark adalah pilihan yang sudah mapan, sensor optik mengurangi kebutuhan perawatan, dan spektroskopi Raman memberikan wawasan yang lebih luas dengan biaya awal yang lebih tinggi. Opsi-opsi ini membuka jalan untuk mengintegrasikan data real-time ke dalam sistem kontrol otomatis.

Integrasi Sensor ke dalam Sistem Kontrol Otomatis

Untuk pemantauan DO yang efektif, sensor harus terintegrasi dengan mulus ke dalam sistem kontrol bioreaktor, baik melalui koneksi digital maupun analog.Integrasi ini memungkinkan loop umpan balik waktu nyata yang menyesuaikan faktor seperti aerasi, agitasi, atau pasokan oksigen untuk mempertahankan tingkat oksigen optimal bagi pertumbuhan sel.

Perangkat lunak kontrol modern, seperti sistem yang menggunakan OPC UA, mendukung penyesuaian otomatis. Sebagai contoh, uji coba bioreaktor terbaru menunjukkan bagaimana Raman Analyzer dapat diintegrasikan untuk mengotomatisasi regulasi DO [1]. Kemajuan ini menyoroti pentingnya kompatibilitas sensor dengan sistem kontrol dalam memastikan produksi yang efisien dan konsisten.

Perbandingan Teknologi Sensor

Memilih teknologi sensor yang tepat memerlukan keseimbangan antara akurasi, pemeliharaan, dan skalabilitas.Berikut adalah perbandingan fitur utama:

Jenis Sensor Akurasi Waktu Respons Kebutuhan Pemeliharaan Skalabilitas Keterbatasan Utama
Tipe Clark (Elektrokimia) Tinggi Sedang Tinggi (membran, elektrolit) Sedang Konsumsi oksigen; rentan terhadap pengotoran
Optik (Luminesensi) Tinggi Cepat Rendah Tinggi Peka terhadap pengotoran; biaya lebih tinggi
Spektroskopi Raman Tinggi (multi-parametrik) Cepat Rendah Tinggi (dengan otomatisasi) Pengaturan kompleks; biaya awal lebih tinggi

Sensor elektrokimia dapat diandalkan tetapi memerlukan pemeliharaan yang sering.Sensor optik, dengan desain yang tidak mengonsumsi, meminimalkan gangguan pada kultur sel dan mengurangi perawatan. Sementara itu, spektroskopi Raman menonjol karena kemampuannya untuk memantau beberapa analit secara bersamaan, meskipun melibatkan pengaturan yang lebih kompleks dan biaya yang lebih tinggi.

Seiring berkembangnya industri daging budidaya, ada pergeseran yang nyata menuju teknologi berbasis optik dan Raman. Opsi-opsi ini menyediakan solusi pemantauan yang kuat dan rendah perawatan, memastikan kinerja yang konsisten selama siklus produksi yang diperpanjang dan mendukung tujuan mempertahankan kualitas produk yang tinggi.

Metode untuk Kontrol dan Optimalisasi Oksigen Terlarut

Metode Aerasi dan Agitasi

Menyeimbangkan transfer oksigen dengan melindungi sel adalah kunci dalam hal aerasi dan agitasi. Dalam produksi daging budidaya, tiga metode utama yang menonjol adalah aerasi permukaan, sparging, dan pembangkitan mikrogelembung.

Aerasi permukaan adalah opsi yang paling lembut, memperkenalkan oksigen di permukaan medium dengan tekanan geser minimal. Namun, saat produksi meningkat, metode ini menjadi kurang efisien karena area permukaan yang terbatas dibandingkan dengan volume medium.

Sparging tradisional melibatkan pembubbling udara atau oksigen murni langsung ke dalam medium kultur melalui diffuser yang terendam. Pendekatan ini memberikan tingkat transfer oksigen yang excellent dan cocok untuk produksi skala besar. Namun, ini memperkenalkan tekanan geser yang lebih tinggi, yang dapat mempengaruhi sel.

Generator mikrogelembung menciptakan gelembung yang jauh lebih kecil daripada sparger standar, meningkatkan antarmuka gas-cair. Ini memungkinkan transfer oksigen yang lebih baik sambil mengurangi kerusakan sel, menjadikannya alternatif yang kuat untuk sparging tradisional.

Untuk agitasi, sistem pengadukan mekanis dengan desain impeller yang dioptimalkan sering digunakan. Sistem ini bertujuan untuk memastikan distribusi oksigen yang merata tanpa menyebabkan gaya geser yang merugikan. Reaktor tangki berpengaduk adalah pilihan populer karena kemampuannya untuk mempertahankan kontrol yang tepat atas oksigen terlarut, pH, dan parameter pencampuran ketika disesuaikan dengan baik.

Bioreaktor air-lift menawarkan opsi lain, menggunakan injeksi gas untuk menciptakan pola sirkulasi yang menggabungkan aerasi dan pencampuran. Sistem ini hemat energi dan memberikan transfer oksigen yang lebih baik, menjadikannya menarik untuk operasi skala besar.

Selain pencampuran fisik, pembawa oksigen dapat lebih meningkatkan pengiriman oksigen.

Pembawa Oksigen

Pembawa oksigen adalah aditif yang meningkatkan oksigen terlarut tanpa memerlukan aerasi yang lebih intens.Ini termasuk solusi berbasis hemoglobin, perfluorokarbon, dan molekul sintetis, yang semuanya dapat menahan dan mengangkut tingkat oksigen yang jauh lebih tinggi daripada media kultur standar.

Pembawa ini sangat berguna dalam kultur dengan kepadatan tinggi di mana metode tradisional kesulitan memenuhi kebutuhan oksigen. Dengan meningkatkan kapasitas pengangkutan oksigen media, mereka mengurangi kebutuhan untuk sparging intensitas tinggi atau agitasi kuat - terutama penting untuk produksi skala besar.

  • Pembawa berbasis hemoglobin sangat efektif dalam pengangkutan oksigen tetapi mungkin memperkenalkan komponen yang berasal dari hewan.
  • Perfluorokarbon adalah sintetis, menawarkan kelarutan oksigen yang tinggi, meskipun lebih mahal dan memerlukan penanganan yang hati-hati.

Faktor kunci untuk implementasi termasuk memastikan biokompatibilitas dengan garis sel, memenuhi persyaratan regulasi, mengelola biaya untuk penggunaan skala besar, dan memastikan penghapusan mudah dari produk akhir. Studi percontohan sangat penting untuk menentukan konsentrasi yang tepat dan kompatibilitas dengan proses tertentu.

Baik metode aerasi fisik maupun metode pembawa mendapatkan manfaat dari alat pemodelan canggih untuk menyempurnakan penggunaannya.

Alat Pemodelan dan Komputasi

Dinamika fluida komputasi (CFD) telah menjadi penting untuk mengoptimalkan manajemen oksigen terlarut dalam bioreaktor daging yang dibudidayakan. Model-model ini membantu memprediksi tingkat transfer oksigen, pola pencampuran, dan distribusi tegangan geser, memungkinkan insinyur untuk menyempurnakan desain bioreaktor sebelum dibangun secara fisik.

Simulasi CFD memungkinkan pengujian berbagai konfigurasi bioreaktor, metode aerasi, dan strategi pengadukan untuk melihat bagaimana mereka mempengaruhi distribusi oksigen dan pertumbuhan sel. Ini mengurangi kebutuhan untuk eksperimen coba-coba, menghemat waktu dan biaya.

Misalnya, CFD dapat menyoroti potensi zona mati di mana tingkat oksigen mungkin terlalu rendah atau mengidentifikasi area dengan tekanan geser berlebihan yang dapat merusak sel. Wawasan ini memandu penyesuaian dalam penempatan impeller, posisi sparger, atau desain baffle untuk meningkatkan kinerja.

Perangkat lunak teknologi analitik proses (PAT) membawa ini selangkah lebih maju dengan mengintegrasikan data real-time dari sensor. Dikombinasikan dengan CFD dan algoritma pembelajaran mesin, PAT memungkinkan penyesuaian otomatis untuk aerasi dan pencampuran, memastikan kondisi optimal selama proses kultivasi.

Bersama-sama, alat-alat ini - pemodelan CFD, pemantauan waktu nyata, dan sistem kontrol otomatis - menciptakan pendekatan yang efisien dan dapat diskalakan untuk mengelola oksigen terlarut. Ini tidak hanya mendukung kualitas produk yang konsisten tetapi juga mengoptimalkan operasi dari penelitian skala laboratorium hingga produksi komersial penuh.

Pengadaan Peralatan untuk Kontrol DO dalam Produksi Daging Budidaya

Peralatan dan Bahan yang Diperlukan untuk Kontrol DO

Menerapkan kontrol oksigen terlarut (DO) yang efektif dalam produksi daging budidaya bergantung pada penggunaan peralatan khusus yang dirancang untuk memenuhi tuntutan unik dari kultur sel hewan. Berbeda dengan pengaturan laboratorium konvensional, sistem ini harus mempertahankan kondisi lingkungan yang tepat untuk mendukung pertumbuhan sel.

Bioreaktor adalah tulang punggung dari setiap sistem kontrol DO.Desain seperti bioreaktor tangki berpengaduk dan bioreaktor air-lift, dilengkapi dengan sensor terintegrasi dan kontrol otomatis, sangat penting. Sistem ini harus mempertahankan tingkat DO antara 20–40% saturasi udara untuk mengatasi kelarutan oksigen yang rendah dalam media kultur sel - sekitar 45 kali lebih rendah daripada dalam darah. Hal ini menjadikan manajemen oksigen yang tepat sebagai faktor kritis dalam produksi yang sukses [4].

Sensor DO - tersedia dalam jenis amperometrik, optik, atau paramagnetik - memainkan peran kunci dalam memantau tingkat oksigen. Pilihan sensor tergantung pada faktor seperti akurasi, kemudahan integrasi, dan kompatibilitas dengan pengaturan produksi [4] [9].

Pengontrol aliran massa digunakan bersama pembawa oksigen, seperti perfluorokarbon, untuk meningkatkan kelarutan oksigen dalam media kultur.Ini sangat efektif dalam kultur dengan kepadatan tinggi, di mana metode tradisional sering kali gagal memenuhi kebutuhan oksigen [8] [4].

Teknologi analitik proses lanjutan melengkapi daftar peralatan. Sistem spektroskopi Raman, misalnya, memungkinkan pemantauan simultan DO, glukosa, laktat, dan parameter penting lainnya. Sistem ini memungkinkan loop umpan balik otomatis untuk kontrol proses yang presisi [1]. Selain itu, sensor Hamilton - yang awalnya dikembangkan untuk aplikasi biofarmasi - sekarang menyediakan pengukuran in-line untuk kepadatan sel yang hidup, pH, DO, dan CO₂ terlarut, yang disesuaikan khusus untuk produksi daging budidaya [9].

Ketika memilih peralatan, pertimbangan utama meliputi kompatibilitas dengan kultur sel hewan, skalabilitas dari penelitian ke produksi komersial, integrasi dengan sistem otomatis, dan kepatuhan terhadap standar regulasi. Setiap komponen ini sangat penting untuk menjaga kondisi oksigen yang tepat yang diperlukan untuk produksi daging budidaya yang dapat diskalakan [5] [9].

Cellbase sebagai Platform Pengadaan

Cellbase

Memilih peralatan yang tepat untuk kontrol DO bisa menjadi tantangan karena lanskap pemasok yang terfragmentasi dan kebutuhan spesifik industri daging budidaya. Di sinilah Cellbase berperan sebagai pengubah permainan.

Cellbase adalah marketplace B2B pertama yang didedikasikan secara eksklusif untuk sektor daging budidaya.Ini menghubungkan peneliti, manajer produksi, dan tim pengadaan dengan pemasok terverifikasi yang menawarkan bioreaktor, sensor DO, pembawa oksigen, dan alat analitik yang dirancang khusus untuk aplikasi daging budidaya.

Tidak seperti platform pasokan laboratorium umum, Cellbase menyediakan daftar terkurasi yang secara jelas menentukan kasus penggunaan - apakah peralatan tersebut kompatibel dengan scaffold, bebas serum, atau sesuai dengan GMP. Pendekatan yang ditargetkan ini menghemat pembeli dari kerepotan memilah opsi yang tidak relevan yang lebih cocok untuk industri lain.

Untuk perusahaan yang berbasis di Inggris, Cellbase menawarkan harga transparan dalam GBP, menghilangkan ketidakpastian konversi mata uang. Pemasok di platform ini diperiksa secara menyeluruh untuk memastikan mereka memahami kebutuhan spesifik produksi daging budidaya, mulai dari menjaga kelangsungan hidup sel hingga mematuhi peraturan keamanan pangan.

Fitur tambahan seperti pesan langsung dengan pemasok dan sistem permintaan penawaran menyederhanakan proses pengadaan. Dasbor intelijen pasar memberikan wawasan tentang tren industri dan pola permintaan, membantu perusahaan merencanakan kebutuhan peralatan dan anggaran mereka untuk meningkatkan operasi.

Cellbase sangat cocok untuk perusahaan yang beralih dari penelitian ke produksi komersial. Jaringan pemasoknya mencakup opsi untuk peralatan R&D skala kecil dan sistem yang lebih besar yang mampu menangani volume komersial. Fokus ini pada industri daging budidaya memastikan pembeli menerima prospek berkualitas lebih tinggi dibandingkan dengan pemasok umum yang mungkin kurang memiliki keahlian dalam pertanian seluler.

Platform ini juga menawarkan dukungan teknis dan data validasi, memungkinkan tim pengadaan untuk menilai kinerja peralatan sebelum melakukan investasi yang signifikan.Ini mengurangi risiko masalah teknis dan memastikan kompatibilitas dengan sistem yang ada - faktor penting saat mengelola persyaratan kompleks pengendalian DO dalam produksi daging budidaya. Dengan merampingkan pengadaan, Cellbase mendukung integrasi yang mulus dengan sistem pemantauan dan pengendalian DO canggih yang dibahas sebelumnya.

Memahami Pengukuran Oksigen Terlarut (DO) dalam Bioproses

Kesimpulan: Mengoptimalkan Pengendalian Oksigen Terlarut untuk Keberhasilan Daging Budidaya

Mengelola oksigen terlarut (DO) secara efektif adalah dasar dari produksi daging budidaya yang sukses. Menjaga tingkat DO dalam kisaran 20-40% saturasi udara memastikan pertumbuhan sel yang sehat, metabolisme yang efisien, dan kualitas produk yang konsisten - faktor-faktor yang dipengaruhi oleh kelarutan oksigen yang secara alami rendah dalam media kultur sel [5][4].

Meningkatkan skala dari lingkungan laboratorium ke produksi komersial, bagaimanapun, memperkenalkan berbagai tantangan. Sistem yang lebih besar membawa kompleksitas seperti efisiensi transfer oksigen yang berkurang, pencampuran yang tidak merata, dan potensi zona hipoksia, yang semuanya dapat sangat mempengaruhi kelangsungan hidup sel dan hasil.

Untuk mengatasi tantangan ini, pemantauan yang tepat sangat penting. Teknologi sensor canggih, seperti sensor optik, spektroskopi Raman, dan alat analisis proses terintegrasi, memungkinkan penyesuaian real-time terhadap tingkat DO. Sistem ini merespons dengan cepat terhadap penyimpangan, memastikan kondisi tetap stabil [1][3]. Selain itu, alat komputasi seperti model dinamika fluida dan analisis kemometrik memberikan wawasan berharga.Mereka membantu memprediksi tingkat transfer oksigen dan menandai area masalah potensial lebih awal, mengurangi kebutuhan pendekatan coba-coba yang mahal selama peningkatan skala [2][1].

Mengatasi hambatan teknis ini juga memerlukan solusi khusus industri. Platform seperti Cellbase menghubungkan produsen daging budidaya dengan pemasok terpercaya yang mengkhususkan diri dalam peralatan kontrol DO. Pendekatan yang ditargetkan ini menyederhanakan pengadaan alat-alat penting - seperti bioreaktor canggih dan sensor presisi tinggi - meminimalkan risiko dan mempercepat transisi ke operasi skala komersial.

Masa depan daging budidaya bergantung pada penguasaan elemen-elemen yang saling terkait ini: menjaga tingkat DO tetap konsisten, memanfaatkan alat pemantauan canggih, menerapkan optimasi berbasis data, dan mendapatkan peralatan yang tepat.Perusahaan yang menyelaraskan komponen-komponen ini secara efektif akan lebih siap untuk memenuhi permintaan industri akan produksi yang dapat diskalakan dan berkualitas tinggi. Dengan menggabungkan sistem sensor mutakhir, pemodelan komputasi, dan pengadaan khusus, produsen daging budidaya dapat mencapai pertumbuhan yang andal dan efisien dalam skala besar.

FAQ

Bagaimana sistem mikrogelembung dan bioreaktor air-lift meminimalkan kerusakan sel sambil memastikan transfer oksigen yang efisien dalam bioreaktor skala besar?

Sistem mikrogelembung dan bioreaktor air-lift dirancang untuk meningkatkan transfer oksigen sambil meminimalkan stres mekanis pada sel. Sistem mikrogelembung menciptakan gelembung yang lebih kecil, yang secara signifikan meningkatkan luas permukaan untuk pertukaran gas. Ini memastikan pengiriman oksigen yang lebih baik tanpa memperkenalkan gaya geser berlebihan yang dapat merusak sel. Di sisi lain, bioreaktor air-lift mengandalkan sirkulasi lembut yang didorong oleh gelembung udara.Pendekatan ini membantu menjaga lingkungan yang konsisten dan menghindari kerusakan sel yang sering dikaitkan dengan impeller atau metode agitasi mekanis lainnya.

Teknologi-teknologi ini memainkan peran penting dalam produksi daging budidaya, di mana menjaga kelangsungan hidup sel dan mendorong pertumbuhan sangat penting. Dengan mengirimkan oksigen secara efisien sambil menjaga stres fisik seminimal mungkin, sistem ini memastikan keseimbangan halus yang diperlukan untuk meningkatkan produksi tanpa mengorbankan kesehatan sel atau hasil keseluruhan.

Apa manfaat menggunakan spektroskopi Raman dibandingkan sensor elektrokimia tradisional untuk memantau oksigen terlarut dalam bioreaktor?

Spektroskopi Raman memberikan beberapa manfaat yang jelas dibandingkan sensor elektrokimia tradisional dalam hal memantau oksigen terlarut dalam bioreaktor. Salah satu perbedaan utamanya adalah bahwa spektroskopi Raman tidak invasif.Sementara sensor elektrokimia perlu bersentuhan langsung dengan media kultur, spektroskopi Raman mengukur tingkat oksigen tanpa berinteraksi secara fisik dengan lingkungan bioreaktor. Pendekatan ini tidak hanya mengurangi risiko kontaminasi tetapi juga mengurangi tuntutan pemeliharaan.

Keuntungan lain adalah kemampuannya untuk memberikan data real-time yang terperinci. Spektroskopi Raman tidak hanya mengukur oksigen - tetapi juga dapat melacak parameter kimia lainnya, memberikan gambaran yang lebih lengkap tentang kondisi bioreaktor. Ini sangat berguna dalam produksi daging budidaya, di mana lingkungannya rumit dan terus berubah. Menjaga tingkat oksigen tetap tepat sangat penting untuk memastikan pertumbuhan sel yang sehat dan mempertahankan viabilitas, dan spektroskopi Raman membantu mencapai tingkat presisi tersebut.

Apa yang membuat sulit untuk mempertahankan tingkat oksigen terlarut yang konsisten saat meningkatkan skala bioreaktor untuk produksi daging budidaya, dan bagaimana dinamika fluida komputasional dapat membantu?

Saat bioreaktor ditingkatkan dari pengaturan laboratorium ke produksi komersial skala penuh, menjaga tingkat oksigen terlarut yang konsisten menjadi tantangan yang lebih sulit. Hal ini disebabkan oleh faktor-faktor seperti volume yang lebih besar, tingkat transfer oksigen yang berfluktuasi, dan kompleksitas dinamika fluida. Dalam bioreaktor yang lebih besar, distribusi oksigen sering kali menjadi tidak merata, yang dapat merusak pertumbuhan sel dan mengurangi produktivitas.

Di sinilah dinamika fluida komputasional (CFD) berperan sebagai pengubah permainan. Dengan mensimulasikan bagaimana aliran fluida, pertukaran gas, dan pencampuran terjadi dalam bioreaktor, CFD memungkinkan penyempurnaan desain dan kondisi operasi. Hasilnya? Distribusi oksigen yang lebih merata, yang meningkatkan efisiensi dan membuat peningkatan skala produksi daging budidaya menjadi lebih lancar.

Artikel Blog Terkait

Author David Bell

About the Author

David Bell is the founder of Cultigen Group (parent of Cellbase) and contributing author on all the latest news. With over 25 years in business, founding & exiting several technology startups, he started Cultigen Group in anticipation of the coming regulatory approvals needed for this industry to blossom.

David has been a vegan since 2012 and so finds the space fascinating and fitting to be involved in... "It's exciting to envisage a future in which anyone can eat meat, whilst maintaining the morals around animal cruelty which first shifted my focus all those years ago"