정확한 pH와 온도 유지는 포유류 세포를 배양하는 데 매우 중요하며, 특히 배양육 생산에서 그렇습니다. 세포는 증식(증식)하고 근섬유로 발달(분화)하기 위해 제어된 환경이 필요합니다. 다음은 주요 요점입니다:
- 최적 조건: pH는 7.2–7.4 사이를 유지해야 하며, 온도는 37 °C여야 합니다. 작은 편차(예: pH가 0.3 단위 떨어짐)도 성장을 늦추고 생산성을 감소시킬 수 있습니다.
- 중요성: 세포는 불균형을 교정하는 데 추가 에너지를 소비하며, 이는 성장 효율성에 영향을 미칩니다. 고밀도 배양은 특히 젖산 축적으로 인한 pH 하락에 취약합니다.
- 규모의 도전: 더 큰 바이오리액터는 pH 급등이나 CO₂ 축적과 같은 불균일한 조건에 직면하여 정확한 제어가 더 어려워집니다.
- 솔루션: 자동화 시스템과 신뢰할 수 있는 센서를 갖춘 고급 바이오리액터는 안정성을 유지하여 세포 성장과 일관성을 향상시킵니다.
실험실에서 세포를 배양하든 생산을 위해 확장하든, pH와 온도를 안정적으로 유지하는 것은 성공을 위한 필수 조건입니다.
바이오리액터의 센서
pH와 온도가 세포 성장에 미치는 영향
바이오리액터 설계에서 pH와 온도의 역할은 이론적 중요성을 넘어 세포 대사와 성장에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 섹션에서는 이 두 가지 요소가 세포의 행동과 생산성에 어떻게 영향을 미치는지 탐구합니다.
세포 대사와 생존 가능성에 대한 pH의 영향
pH 수준이 최적 범위에서 벗어나면 세포는 균형을 유지하기 위해 더 많은 노력을 기울여야 합니다. 예를 들어, Na⁺/H⁺ 안티포터와 같은 메커니즘을 활성화하여 성장을 위한 에너지를 소모합니다 [3].이 에너지 재배치는 유전자 활동의 주요 변화를 초래할 수 있습니다. 한 연구에서, 배지의 pH를 6.7로 낮추면 24시간 이내에 2,000개 이상의 유전자가 발현 수준을 변화시켰습니다 [3].
pH와 대사 간의 상호작용은 악순환을 만들 수 있습니다. 높은 해당작용 활동은 젖산을 생성하여 배지의 pH를 낮춥니다. 일부 고밀도 배양에서는, 최대 90%의 포도당이 젖산으로 전환되어 [2], 빠른 산성화를 초래합니다. 이 산성화는 결국 젖산 생산을 중단시키지만, 이는 세포 성장의 상당한 감소라는 대가를 치르게 됩니다 [5].
산성 및 알칼리성 극단은 모두 해롭습니다. pH 7.1 이하의 산성 조건이 성장을 저해하는 것으로 널리 알려져 있는 반면, 알칼리성 조건 - pH 7.7에서 9까지.0 - 또한 증식을 늦추고 제품 수율을 감소시킬 수 있습니다 [2][4]. 대부분의 포유류 세포의 경우, 중요한 하한 pH는 6.6과 6.8 사이입니다. 이 범위를 벗어나면 세포는 세포자멸사 또는 괴사의 위험이 증가합니다 [5].
이러한 pH에 의한 대사 장애는 온도가 세포 행동에 추가적으로 영향을 미치는 역할을 설정합니다.
세포 증식 및 분화에 대한 온도의 영향
온도는 대사 활동과 가스 용해도에 중요한 역할을 합니다. 대부분의 배양에서 37 °C가 표준이지만, 약간의 편차도 성장과 단백질 생산에 영향을 미칠 수 있습니다 [3][5]. 2017년 비엔나 공과대학교에서 수행된 연구가 이 효과를 입증했습니다. 연구자들은 pH 불균일성을 시뮬레이션하기 위해 10–12 m³ 교반 탱크 생물반응기에서 CHO 세포를 사용했습니다.
배양육 생산 분야에서 온도 제어는 두 가지 목적을 수행합니다. 증식 단계에서는 37 °C를 유지하여 효율적인 세포 증식을 보장합니다. 그러나 세포 부착 및 분리를 제어하여 스캐폴드 없는 조직 층화를 촉진하는 고급 온도 반응 시스템이 개발되었습니다 [6].
분명히, 성공적인 세포 성장과 분화를 위해서는 최적의 pH를 유지하는 것만큼이나 정밀한 온도 조절이 중요합니다.
결합된 pH 및 온도 효과
pH와 온도의 상호작용은 CO₂ 화학과 밀접하게 연결되어 있습니다.온도 변화는 CO₂ 용해도에 영향을 미치며, 이는 다시 중탄산염 완충 시스템의 산-염기 균형에 영향을 줍니다 [3]. 높은 온도는 세포 대사를 가속화하여 젖산 및 CO₂와 같은 부산물의 생성을 증가시킵니다. 이는 매체를 더욱 산성화하여 세포에 대한 스트레스를 가중시킵니다 [2][3].
"용해된 가스의 용해도, 따라서 CO₂가 산-염기 화학에 미치는 영향은 온도, 삼투압, 습도 및 압력에 강하게 의존합니다." - Shannon G. Klein et al., King Abdullah University of Science and Technology [3]
pH와 온도가 동시에 벗어날 때, 결과적인 대사 스트레스는 세포 증식과 분화를 심각하게 방해할 수 있습니다. 예를 들어, 표준 배치 배양은 종종 0.425 단위의 중간 pH 변화를 보입니다 [3].고밀도 배양에서 이 변화는 0.9 단위에 이를 수 있으며, CO₂ 수준은 10.45%로 상승합니다 [3]. 이러한 조건은 세포가 항상성을 유지하기 위해 더 많은 에너지를 소비하게 하여, 생체량 생산의 효율성을 감소시킵니다.
이러한 스트레스를 최소화하기 위해, 새로 준비된 배지는 사용 전에 CO₂ 인큐베이터에서 최소 한 시간 동안 평형을 이루어야 합니다. 이는 CO₂ 수화의 느린 역반응이 안정화되도록 합니다 [2]. 이러한 예방 조치는 최적의 세포 성장과 생산성을 달성하는 데 필수적입니다.
바이오리액터에서 pH 및 온도 제어 방법
바이오리액터에서 pH와 온도를 안정적으로 유지하는 것은 하드웨어, 센서 및 제어 전략의 조합을 포함합니다. 선택된 기술은 종종 생산 규모, 배양육에 사용되는 세포의 유형, 그리고 공정이 자동화 또는 수동 관리에 더 중점을 두는지에 따라 달라집니다.
바이오리액터 설계 및 제어 방법
배양육 생산에 사용되는 바이오리액터는 열 교환 시스템을 통해 37 °C의 온도를 유지합니다 [1]. pH 수준은 일반적으로 CO₂ 스파징을 통해 조절되며, 이는 CO₂ 농도와 헤드스페이스 흐름을 조정합니다 [9], 또는 필요에 따라 산이나 염기를 추가하는 자동 주사기 펌프에 의해 조절됩니다 [8].
일회용 바이오리액터(SUBs)는 청소의 필요성을 없애고 오염 위험을 줄임으로써 실용적인 솔루션을 제공합니다. 이러한 시스템은 최대 2,000 L까지 확장할 수 있습니다. 그러나 1 kg의 바이오매스를 생산하기 위해 필요한 작업 용량은 바이오리액터 설계에 따라 크게 다릅니다: 교반 탱크 리액터(STRs)의 경우 약 570 L, 충전층 바이오리액터(PBBs)의 경우 110 L, 중공 섬유 바이오리액터(HFBs)의 경우 단지 1.4 L입니다 [1].
모니터링을 위한 센서 기술
바이오리액터가 설정되면, 정밀한 센서는 실시간으로 pH와 온도를 모니터링하는 데 중요한 역할을 합니다. pH 측정을 위해, 전기화학 센서, 특히 유리 전극은 내구성과 효과성 때문에 널리 사용됩니다 [7]. 온도의 경우, 저항 온도계가 업계 표준입니다 [7].
최근 몇 년 동안, 광학 센서는 특히 일회용 시스템에서 인기를 얻고 있습니다. 이러한 센서는 형광 염료 - 예를 들어 6,8-디하이드록시피렌-1,3-디설폰산 이나트륨염 - 를 하이드로겔 패치에 내장하여 사용합니다. 이들은 작고 오염 위험을 최소화하는 데 도움을 줍니다 [7].
비접촉 센서는 셀룰로오스와 같은 투과성 막을 사용하여 외부에서 pH를 측정하는 또 다른 옵션으로, 오염 위험을 더욱 줄입니다 [7]. 한편, 색도계 시스템은 매체 내의 페놀 레드 지시약의 색상 변화를 감지하여 pH를 추적합니다. 이러한 시스템은 LED 광원과 주변 광 센서를 사용하여 감지합니다 [8]. 광학 센서는 덜 침습적이지만 때때로 지시약-단백질 결합이나 매체 탁도와 같은 문제에 영향을 받을 수 있습니다. 반면에, 전기화학 센서는 부피가 크지만 이러한 상황에서 더 견고하고 신뢰할 수 있습니다 [7].
자동화 및 피드백 시스템
자동화는 생물 반응기 제어를 혁신하여 인적 오류를 줄이고 일관성을 향상시켰습니다.폐쇄 루프 제어가 있는 자동화 시스템은 장기 배양육 생산에 특히 가치가 있습니다 [8]. 예를 들어, 치앙마이 대학교의 2022년 연구에서는 색상 측정 pH 모니터링이 가능한 3D 프린팅 자동 바이오리액터를 도입했습니다. 이 시스템은 pH 7.4 ± 0.2를 유지하며, 수동 매체 교체에 비해 72시간 동안 세포 증식을 크게 향상시켜 80% 이상의 세포 생존율을 달성했습니다 [8].
또 다른 주목할 만한 예는 프랑스 마르티약에 있는 머크 바이오디벨롭먼트에서 나왔습니다. 2013년 12월, 팀은 Mobius CellReady 3L 일회용 바이오리액터를 퍼퓨전 공정에 대해 테스트했습니다. 자동 세포 보유 및 매체 교환을 위한 대체 접선 흐름(ATF) 기술을 사용하여 배치 모드에 비해 단일클론 항체 생산을 2.9배 증가시켰습니다.연구원 Aurore Polès-Lahille와 Flavien Thuet는 이 자동화 시스템이 pH 수준을 6.80에서 7.10 사이로 유지하면서 3300만 세포/mL의 세포 밀도를 지원한다고 보고했습니다 [10]. 이러한 시스템은 연속적인 데이터를 제공하여 세포 성장과 생산성을 최적화하기 위한 실시간 조정을 가능하게 합니다 [8].
고급 바이오리액터, 센서 및 제어 시스템은
sbb-itb-ffee270
연구 결과: pH 및 온도 제어 결과
자동 대 수동 제어 시스템
2022년 4월, Chiang Mai University의 연구원 Suruk Udomsom, Pathinan Paengnakorn 및 그 팀은 L929 마우스 섬유아세포를 사용하여 자동화된 프로그래머블 바이오리액터를 테스트했습니다. 이 시스템은 72시간 동안 6시간마다 부분적인 배지 교체를 수행했습니다.결과는? 자동화 시스템에서 세포 증식이 전통적인 수동 배양 방법에 비해 현저히 높았습니다. 생물반응기는 실험 내내 세포 생존율이 80% 이상을 유지하면서 pH 7.4 ± 0.2의 안정적인 상태를 유지했습니다 [8].
반면 수동 시스템은 도전에 직면합니다. CO₂ 인큐베이터에서 검사를 위해 배지를 제거하면 거의 즉시 알칼리화되기 시작하며, 시간 상수는 2-3시간입니다. 인큐베이터에 다시 넣으면 올바른 pH로 돌아가는 데 약 45분이 걸립니다 [2]. 이러한 변동은 세포를 불안정하게 만들 수 있습니다. 그러나 자동화 시스템은 이러한 불일치를 제거하도록 설계되어 세포 성장을 위한 보다 안정적인 환경을 보장합니다.
다양한 pH 및 온도 범위 테스트
2019년 4월, Johanna Michl과 그녀의 팀은 옥스퍼드 대학교에서 6일간의 배양 기간 동안 DLD1 세포의 대사 활동을 탐구했습니다. 포도당 수치를 12 mM 이상으로 유지했을 때, 세포는 약 20 mM의 젖산을 생성하여 배지의 산성화를 초래했습니다. 연구 결과, 최적의 pH 7.4에서 0.3 단위 이상의 작은 편차가 있을 때, NCI-H747, DLD1, Caco2 세 가지 포유류 세포주에서 증식률이 감소하는 것으로 나타났습니다. [2][3].
"세포 성장...은 pH 7.4에서 최적이었으나, 배지의 pH가 7.4에서 > 0.3 단위 벗어났을 때 세 가지 세포주 모두 증식률이 감소했습니다." – Shannon G. Klein et al.[3]
표준 배치 배양에서는 대사 활동으로 인해 pH 변화가 흔합니다. 특히 고밀도 배양에서는 용존 산소 수준이 0.95%까지 떨어질 수 있습니다 [3]. 이러한 발견은 배양육 생산을 확대할 때 환경 안정성을 유지하는 것이 얼마나 중요한지를 강조합니다.
배양육 세포 유형에 대한 결과
제어된 연구를 확장하여, 축소 시뮬레이션은 대형 생물 반응기 시스템에서 pH 및 온도 안정성을 유지하는 데 있어 도전 과제를 밝혀냈습니다. 2017년 7월, Matthias Brunner와 Jens Fricke가 이끄는 비엔나 공과대학교의 연구원들은 10–12 m³ 교반 탱크 생물 반응기의 조건을 모방하기 위해 이중 구획 축소 모델을 사용했습니다. 그들은 대규모 시스템에서 염기 첨가로 인한 불균일성을 시뮬레이션하기 위해 CHO 세포를 pH 9.0의 짧은 기간에 노출시켰습니다.
이러한 높은 pH 수준에 단기적으로 노출되면 지수 성장 단계 동안 특정 성장률이 방해받아 최대 생존 가능한 세포 밀도가 감소하고 제품 수율이 낮아집니다 [4].
"대규모 공정 중 높은 pH 값에 세포가 단기적으로 노출되면 세포 생리학과 전체 공정 성능에 영향을 미칠 수 있습니다." – Matthias Brunner et al. [4]
일부 포유류 세포 배양에서는 약 90%의 포도당이 젖산으로 대사되며, 이는 활성 pH 완충의 필요성을 강조합니다. 이러한 발견은 최적의 세포 성장과 생산성을 보장하기 위해 생산 과정 전반에 걸쳐 정확한 환경 제어의 중요성을 강조합니다.
장비 선택 및 바이오리액터 규모 확대
배양육 생산을 위한 바이오리액터 유형 비교
pH 및 온도 제어를 위한 설계 요구 사항
배양육 생산에 사용되는 바이오리액터는 7.2–7.4의 좁은 pH 범위를 유지하기 위해 정밀한 제어 시스템을 갖추어야 합니다 [1]. 비선형 모델 예측 제어기(NMPC) 및 적응형 제어기와 같은 고급 시스템은 pH 및 온도를 안정적으로 유지하면서 공급 속도를 조절하는 데 특히 효과적입니다 [12]. 자동 피드백 시스템은 수동 조정으로 인한 불일치를 제거하는 데 중요한 역할을 합니다.
안정적인 pH 조절을 위해 CO₂/중탄산염 완충이 매우 효과적입니다.CO₂는 중성 pH 근처에서 자체 완충 작용을 하며 비부식성이므로 적합한 선택입니다 [1][2][11]. 세포 성장 중 생성되는 대사 열을 처리하기 위해, 생물 반응기는 열 교환기나 서비스 유체 흐름 시스템을 갖추어야 합니다 [1][12].
배양육 세포, 특히 근세포 전구체는 부착 의존적 특성으로 인해 유체역학적 스트레스에 매우 민감합니다. 이러한 세포는 부유 적응 세포보다 훨씬 더 취약합니다 [1]. 이를 보호하기 위해, 손상성 전단 응력을 유발할 수 있는 전통적인 스파징 기법보다 가스 투과성 실리콘 튜빙과 같은 무기포 공기 공급 방법이 선호됩니다 [1][11].또한, pH 및 용존 산소(pO₂)를 위한 인라인 프로브와 이산화탄소 장력(pCO₂)을 모니터링하기 위한 오프가스 센서와 같은 고품질 센서를 통합하면 실시간 환경 제어가 가능합니다 [13].
이러한 제어 전략은 소규모 시스템에서는 잘 작동하지만, 바이오리액터의 크기가 커질수록 동일한 수준의 정밀도를 유지하는 것이 점점 더 복잡해집니다.
대형 바이오리액터의 확장 도전 과제
실험실 환경에서 상업적 생산으로 바이오리액터를 확장하는 것은 많은 도전 과제를 도입합니다. 더 큰 부피에서는 수소 이온 농도, 이산화탄소 및 용존 산소의 구배가 발생하여 불균일한 환경 조건을 초래할 수 있습니다 [13][14]. 이러한 불일치는 균일한 세포 성장이 중요한 배양육에 특히 문제가 됩니다.예를 들어, 대규모 배치 공정에서는 용존 CO₂(dCO₂) 수준이 75–225 mg/L에 도달할 수 있으며, 용존 산소는 8.0 mg/L 이하로 유지됩니다 [11]. 이 CO₂의 축적은 pH 수준을 6.8까지 낮출 수 있습니다 [13].
"공정 매개변수 상호작용에 대한 이해는 공정 규모 확장 시 특히 유용하며, 이때 pH, 용존 산소 장력(pO₂) 및 이산화탄소 장력(pCO₂)의 원치 않는 변동이 발생할 가능성이 가장 높습니다." – Matthias Brunner et al. [13]
37°C의 일정한 온도를 유지하는 것은 또 다른 중요한 요소로, 대사 열의 지속적인 제거가 필요합니다 [1]. 이 균형을 달성하기 위해서는 균질성을 보장하기 위한 충분한 교반이 필요하지만, 과도한 임펠러 속도는 전단에 민감한 세포를 손상시킬 수 있습니다 [1].이러한 문제를 상업적 규모에서 해결하기 위해서는 pH와 pCO₂ 제어를 분리하는 것이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, CO₂ 가스에만 의존하지 않고 HCl 또는 NaOH를 사용하여 pH를 조정하면 CO₂ 독성을 방지하면서 안정적인 pH 수준을 유지할 수 있습니다 [13].
| 바이오리액터 유형 | 달성 가능한 세포 밀도 (cells/mL) | 1 kg 바이오매스를 위한 작업 부피 |
|---|---|---|
| 교반 탱크 (STR) | 1.90 × 10⁵ – 2 × 10⁶ | 570 L |
| 충전층 (PBB) | 2.93 × 10⁶ | 110 L |
| 중공 섬유 (HFB) | 10⁸ – 10⁹ | 1.4 L |
장비 소싱을 통해 Cellbase
배양육 생산의 특정 요구를 충족하는 바이오리액터를 찾는 것은 어려운 작업일 수 있습니다.
일반적인 실험실 공급 플랫폼과 달리,
결론
정확한 pH 및 온도 제어를 유지하는 것은 배양육 생산에서 절대적으로 중요합니다. 이러한 요소는 세포 생존력과 성장 일관성에 직접적인 영향을 미칩니다. 최적 범위에서 단 0.3 pH 단위만 벗어나도 세포 증식에 크게 지장을 줄 수 있습니다 [3]. 마찬가지로, 안정적인 온도는 세포 성장을 지원하는 대사 균형을 유지하는 데 필수적입니다.옥스퍼드 대학교의 Johanna Michl는 이 민감성을 강조하며 다음과 같이 언급합니다:
"생물학적 과정은 산-염기 화학에 매우 민감합니다" [2]
이 정밀성은 상업적 규모에서 더욱 도전적이 되며, 대량의 균형을 유지하는 것은 상당한 엔지니어링 장애를 초래합니다.
수작업 실험실 방법에서 자동화된 생물공정으로의 전환은 배양육 생산을 재정적으로 지속 가능하고 재현 가능하게 만드는 중요한 이정표입니다. 자동화는 수작업 모니터링과 관련된 불일치를 제거합니다. 교반 탱크에서 중공 섬유 설정에 이르는 고급 바이오리액터 시스템은 다양한 세포 밀도 기능을 제공하며, 시설의 물리적 공간과 매체 효율성에도 영향을 미칩니다.
그러나 규모를 확대하는 것은 자체적인 복잡성을 가져옵니다.대규모 바이오리액터, 특히 10–12 m³ 범위의 경우, pH 불일치에 특히 취약합니다. 예를 들어, 염기 첨가 시 국부적인 pH 급증이 9.0까지 도달할 수 있으며 [4], 이는 강력한 제어 메커니즘의 필요성을 강조합니다. 홍해 연구 센터의 Shannon G. Klein은 안정적인 조건 유지를 강조합니다:
"세포 배양에서 관련 생리학적 조건을 유지하는 것은 출판된 연구 결과의 재현성과 실험 데이터의 임상 응용에 대한 번역적 관련성을 보장하기 위해 매우 중요합니다" [3]
이러한 문제를 해결하기 위해서는 특수 장비와 고급 모니터링 시스템이 필수적입니다.
현재 여섯 대륙에 걸쳐 175개 이상의 기업이 배양육 산업에 활발히 참여하고 있으며, 투자액이 24억 파운드를 초과하고 있습니다[15]. 상업적 성공을 위해 최적의 pH 및 온도 조건을 유지하는 것이 중요합니다. 바이오리액터 설계, 자동화 및 특수 조달의 혁신은 산업이 연구실에서 대규모 생산 시설로 전환할 수 있도록 하고 있습니다. 이러한 발전은 배양육의 미래를 형성하며, 업계가 가장 시급한 과제를 극복하는 데 도움을 주고 있습니다.
자주 묻는 질문
배양육 생산 시 pH와 온도를 조절하는 것이 왜 중요한가요?
배양육을 생산할 때 pH와 온도를 정확하게 조절하는 것은 매우 중요합니다. 포유류 세포는 환경 변화에 매우 민감하기 때문입니다. 이 과정에서 사용되는 대부분의 세포주는 약 37°C의 최적 온도에서 번성합니다. 그러나 온도가 38°C를 초과하거나 너무 낮아지는 등의 약간의 변동도 세포의 생존 가능성에 큰 영향을 미치고, 성장 속도를 늦추거나 대사 기능을 방해할 수 있습니다. 마찬가지로 pH를 7.0에서 7.4 범위 내에서 안정적으로 유지하는 것도 중요합니다. CO₂나 젖산과 같은 대사 부산물로 인해 이 범위가 변동되면 세포 성장에 해를 끼치고 조직의 품질을 저하시킬 수 있습니다.
대규모 바이오리액터에서는 시스템 전체에서 균일한 pH와 온도를 유지하는 것이 더욱 중요해집니다.일관된 규제는 바이오리액터 전반에 걸쳐 예측 가능한 세포 발달을 보장하고 최종 제품의 성장, 분화 및 질감을 지원합니다. 또한 생산 중 비용이 많이 드는 시행착오 조정을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 배양육 산업의 연구자와 제조업체를 위해
자동화된 바이오리액터는 수동 시스템에 비해 세포 성장을 어떻게 향상시키나요?
자동화된 바이오리액터는 온도, pH, 용존 산소와 같은 주요 매개변수를 관리하는 데 새로운 수준의 정밀성을 제공하여 세포 성장을 위한 이상적인 조건을 보장합니다. 예를 들어, 이러한 시스템은 일반적으로 온도를 약 37°C로 유지하고 pH 수준을 7.0에서 7.4 사이로 유지합니다.고급 센서가 장착되어 있어, 이 변수들을 지속적으로 모니터링하고 빠르게 조정합니다 - 난방, 냉방, 가스 흐름 조절, 또는 산과 염기 수준의 균형 조절 등. 이러한 거의 즉각적인 반응은 수동 개입에서 종종 발생하는 지연과 부정확성을 제거합니다. 그 결과는? 세포 스트레스를 최소화하고, 대사 효율을 높이며, 더 높은 성장률과 세포 밀도를 촉진하는 안정적인 환경입니다.
게다가, 현대의 바이오리액터는 클라우드 기반 분석을 활용하여 성능을 추적하고, 급여 일정을 최적화하며, 다양한 생산 주기 전반에 걸쳐 프로세스를 미세 조정합니다. 배양육의 맥락에서 이러한 혁신은 더 높은 세포 수확량, 가속화된 조직 개발, 그리고 낮은 생산 비용을 의미합니다. 이 분야에 있는 사람들을 위해,
배양육 생산을 위한 바이오리액터 확장의 주요 과제는 무엇입니까?
배양육 생산을 위한 바이오리액터 확장은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 이러한 리액터의 크기가 커짐에 따라 pH, 온도, 용존 가스와 같은 요소를 엄격하게 제어하는 것이 점점 더 어려워집니다. 이러한 변동은 세포 성장의 불균형과 최종 제품의 일관성 문제를 초래할 수 있습니다. 일반적인 장애물로는 비효율적인 혼합, 제한된 산소 전달, 느린 센서 반응 등이 있으며, 이는 최적의 세포 배양에 필요한 섬세한 균형을 방해할 수 있습니다.
또 다른 복잡성은 부착 세포주 사용에서 비롯됩니다. 이러한 세포는 번성하기 위해 넓은 표면적이나 특수한 마이크로 캐리어 시스템이 필요합니다. 시스템이 확장됨에 따라 이러한 세포를 적절히 지원하면서 손상을 초래할 수 있는 기계적 스트레스를 피하는 것이 중요합니다.게다가, 산업 규모의 바이오리액터는 균일한 온도 분포를 보장하고, 무균 상태를 유지하며, 엄격한 식품 안전 기준을 준수해야 합니다 - 이 모든 것을 비용을 관리 가능한 수준으로 유지하면서 수행해야 합니다.
이러한 과제를 해결하기 위해,
