Memantau sel hidup dalam bioreaktor adalah kritikal untuk pengeluaran daging yang diternak. Penskalakan memerlukan alat yang tepat untuk menjejaki kesihatan dan pertumbuhan sel dalam masa nyata. Artikel ini mengkaji kaedah utama, termasuk sensor kapasitans, spektroskopi Raman, dan fluoresens, menyoroti kekuatan dan batasan mereka untuk aplikasi industri.
Wawasan Utama:
- Sensor Kapasitans: Mengukur ketumpatan sel yang boleh hidup secara berterusan. Berkesan untuk sel yang melekat tetapi sensitif terhadap perubahan saiz sel.
- Spektroskopi Raman: Menjejaki metabolit seperti glukosa dan laktat. Ideal untuk persekitaran berair tetapi memerlukan penentukuran yang kompleks.
- Fluoresens: Memantau aktiviti metabolik melalui isyarat NADH/NADPH. Cepat tetapi terjejas oleh isyarat latar belakang media.
Cabaran:
- Ujian tradisional seperti Trypan Blue adalah merosakkan dan lambat.
- Kepadatan sel yang tinggi dan media kompleks mengganggu kaedah optik.
- Pencemaran sensor dan keperluan kalibrasi mengehadkan kecekapan.
Pemilihan kaedah yang betul bergantung kepada keperluan proses, skala bioreaktor, dan keperluan kemandulan. Untuk operasi berskala besar, menggabungkan pelbagai teknik sering memberikan hasil terbaik.
Sensor Berasaskan Kapasitans untuk Ketumpatan Sel yang Boleh Hidup
Bagaimana Spektroskopi Dielektrik Berfungsi
Sensor kapasitans, juga dikenali sebagai sensor impedans frekuensi radio, menganggap sel hidup seolah-olah mereka adalah kapasitor sfera kecil. Apabila medan elektrik digunakan pada suspensi sel, ion dalam medium kultur dan dalam sitoplasma sel mula bergerak. Mereka akhirnya menemui membran plasma yang tidak konduktif, menyebabkan polarisasi - pemisahan cas merentasi membran [5][6].
Inilah kuncinya: hanya sel dengan membran yang utuh boleh terpolarisasi. Sel mati, yang tidak mempunyai membran utuh, tidak dapat memerangkap ion dan, oleh itu, tidak menyumbang kepada isyarat kapasitans [5][7]. John Carvell, Pengarah Jualan dan Pemasaran di Aber Instruments Ltd., menjelaskan ini dengan baik:
"Impedans frekuensi radio (RF)... umumnya dianggap sebagai kaedah yang paling kukuh dan boleh dipercayai untuk memantau kepekatan sel hidup dalam kultur sel mamalia." [5]
Spektroskopi dielektrik membina ini dengan mengukur sifat dielektrik (atau permitiviti) suspensi sel merentasi pelbagai frekuensi. Proses ini menghasilkan lengkung β-dispersi, menggambarkan bagaimana keupayaan sel untuk terpolarisasi berkurang apabila frekuensi medan elektrik meningkat [6].Bacaan frekuensi tunggal sering mencerminkan biovolum yang berdaya maju - jumlah volum yang diduduki oleh sel hidup - daripada hanya bilangan sel. Sel yang lebih besar secara semula jadi menyumbang lebih banyak kepada isyarat berbanding yang lebih kecil [5][6].
Prinsip-prinsip ini membentuk tulang belakang teknologi sensor kapasitans, menjadikannya alat yang berharga dalam sistem bioreaktor.
Menggunakan Sensor Kapasitans dalam Bioreaktor Daging Ternak
Sensor kapasitans serasi dengan kedua-dua sistem bioreaktor guna tunggal dan guna berulang. Untuk persediaan guna tunggal, cakera sensor pakai buang boleh dikimpal ke dalam beg filem fleksibel atau dimasukkan melalui port tiub yang telah dipasang [5][9]. Dalam sistem keluli tahan karat, probe 12-mm yang boleh digunakan semula disambungkan melalui port steril [9].
Satu contoh praktikal datang dari Universiti Aachen, di mana penyelidik menggunakan sistem BioPAT ViaMass dalam bioreaktor guna tunggal gerakan berayun 20 liter untuk memantau sel CHO DG44. Mereka mencapai korelasi yang kuat (pekali regresi 0.95) antara bacaan kapasitans dan jumlah keseluruhan sel [5]. Begitu juga, Xpand Biotechnology di Belanda menggunakan sensor biomassa Aber dalam sistem pengembangan sel Scinus mereka untuk menjejak sel stem mesenkimal (MSCs) yang ditanam pada mikropembawa pada ketumpatan 60 g/L. Sensor tersebut dengan berkesan menjejaki profil pertumbuhan merentasi isipadu dari 150 mL hingga 1 liter, dengan hasil yang sejajar rapat dengan ukuran rujukan luar talian [5].
Untuk pengeluaran daging yang dikultur, sensor kapasitans cemerlang apabila bekerja dengan sel lekat pada mikropembawa. Tidak seperti kaedah optik, yang boleh menghadapi kesukaran dengan pembawa pepejal, sensor kapasitans boleh menembusi struktur ini. Keupayaan ini menjadikannya amat berguna untuk memantau sel yang bergantung kepada sauh, satu asas dalam pembuatan daging yang ditanam [8].
Kekuatan dan Kelemahan Sensor Kapasitans
Sensor kapasitans menawarkan data berterusan dan masa nyata tanpa risiko pencemaran atau kelewatan yang berkaitan dengan pensampelan manual. Mereka kini merupakan satu-satunya alat dalam talian yang tersedia secara komersial untuk menilai daya hidup sel dalam bioproses industri [7]. Walaupun kaedah luar talian tradisional seperti ujian trypan blue mempunyai ralat relatif sekitar 10%, pengimbasan frekuensi kapasitans boleh mengurangkan ralat ini kepada antara 5.5% dan 11% [6].
Walau bagaimanapun, sensor ini mempunyai hadnya.Pengukuran frekuensi tunggal tidak dapat membezakan antara peningkatan dalam bilangan sel dan peningkatan dalam saiz sel. Sebagai contoh, jika sel-sel membesar dengan ketara dalam diameter semasa proses - sama ada disebabkan oleh tekanan atau fasa kematian - isyarat mungkin salah menggambarkan bilangan sel sebenar melainkan pengimbasan pelbagai frekuensi digunakan [6]. Selain itu, perubahan dalam medium suspensi, seperti penambahan makanan atau pencairan, boleh menyebabkan "penurunan" sementara dalam data yang tidak mencerminkan perubahan biomassa sebenar [5]. Dalam bioreaktor gerakan berayun, sensor boleh seketika menemui ruang kepala berisi gas, memerlukan algoritma penapis lanjutan untuk mengelakkan gangguan isyarat [5].
Faktor-faktor ini adalah penting apabila menyesuaikan pemantauan sel hidup untuk pengeluaran daging yang ditanam.
Kaedah Spektroskopi untuk Analisis Sel Hidup
Spektroskopi Raman dan NIR
Spektroskopi Raman menggunakan penyebaran cahaya tidak anjal dari laser 785 nm untuk menghasilkan cap jari molekul, membolehkan pengukuran serentak metabolit seperti glukosa, laktat, glutamin, dan amonium. Sebaliknya, spektroskopi NIR (800–2,500 nm) mengesan penyerapan optik dari overtones dan jalur gabungan [10][12][13][14]. Kepekaan Raman yang minimal terhadap air menjadikannya ideal untuk persekitaran berair seperti kultur sel, manakala kepekaan air yang tinggi NIR - disebabkan oleh isyarat regangan O–H yang kuat - boleh mengaburkan data biokimia kritikal [10][12][14].
Pada bulan Mac 2017, Lonza Biologics membandingkan NIR, Raman, dan 2D-fluorescence dalam bioreaktor miniatur 15 mL (sistem ambr™). Mereka mendapati Raman adalah yang paling boleh dipercayai untuk mengukur laktat dan glukosa, manakala NIR berprestasi lebih baik untuk meramalkan tahap glutamin dan ion amonium [10][11].
Pada bulan April 2022, penyelidik di Sartorius Stedim Biotech mengintegrasikan sel aliran Raman dalam talian ke dalam aliran penuaian bebas sel dalam proses perfusi sel CHO. Menggunakan spektrometer Raman HyperFluxPRO dengan laser 785 nm, mereka mencapai kawalan maklum balas glukosa automatik, mengekalkan kepekatan pada 4 g/L dan 1.5 g/L dengan kebolehubahan ±0.4 g/L selama beberapa hari [13]. J.Lemke dari Sartorius Stedim Biotech menyatakan:
"Keputusan menunjukkan potensi tinggi spektroskopi Raman untuk pemantauan dan kawalan proses lanjutan bagi proses perfusi dengan bioreaktor dan kaedah pengukuran bebas skala." [13]
Pada Mei 2011, Bristol-Myers Squibb menggunakan probe Raman dalam talian dalam bioreaktor 500-liter untuk memantau pelbagai parameter, termasuk glutamin, glutamat, glukosa, laktat, amonium, ketumpatan sel hidup (VCD), dan ketumpatan sel keseluruhan (TCD). Spektrum dikumpulkan setiap dua jam dengan instrumen Kaiser Optical Systems RamanRXN3, menunjukkan keupayaan Raman untuk menjejaki peningkatan nutrien dan penurunan metabolit semasa penambahan makanan dalam pembuatan berskala besar [14].
Walaupun spektroskopi Raman dan NIR memberikan wawasan kimia yang terperinci, kaedah fluoresen dan UV-Vis menawarkan perspektif pelengkap mengenai metabolisme selular dan biojisim.
Spektroskopi Fluoresen dan UV-Vis
Spektroskopi UV-Vis mengukur penyerapan atau penyebaran cahaya untuk menganggarkan jumlah biojisim [16]. Kaedah yang mudah dan banyak digunakan ini, bagaimanapun, menghadapi kesukaran untuk membezakan antara sel yang hidup dan mati dan menjadi kurang tepat pada ketumpatan sel yang lebih tinggi [16].
Fluorometri, yang lebih sensitif daripada UV-Vis, memberi tumpuan kepada penanda intraselular tertentu seperti NADH dan NADPH, penunjuk aktiviti metabolik. Fluorometri in situ menggunakan cahaya ultraviolet 366 nm untuk merangsang NADH/NADPH, yang kemudian berfluoresen pada sekitar 460 nm [16].Veer Pramod Perwez menjelaskan:
"Satu-satunya strategi pemantauan berterusan yang telah dibangunkan setakat ini yang menyediakan maklumat mengenai keadaan biokimia atau metabolik populasi sel adalah fluorometri in situ." [16]
Dalam pengeluaran daging yang ditanam, di mana data masa nyata adalah penting, pendarfluor memberikan maklum balas pantas mengenai perubahan metabolik, manakala UV-Vis menawarkan cara yang menjimatkan untuk menganggarkan biojisim. Pendarfluor boleh menjejaki perubahan metabolik dan mengesan kekurangan substrat dalam masa nyata dengan memantau tahap NADH. Sebagai contoh, dalam satu kajian, pendarfluor 2D mengukur kepekatan ammonium dengan RMSECV sebanyak 0.031 g/L, mengatasi kedua-dua Raman dan NIR dalam persediaan bioreaktor miniatur [11]. Selain itu, platform mikrofluidik automatik boleh menggabungkan mikroskopi medan terang (untuk mengukur kepekatan sel keseluruhan) dengan pengesanan pendarfluor menggunakan propidium iodida, menentukan daya hidup sel dalam masa hanya 10.3 minit [15].
Membandingkan Kaedah Spektroskopi Berbeza
Apabila membandingkan teknik-teknik ini, setiap satu mempunyai kekuatan tersendiri untuk pemantauan bioreaktor. Raman menonjol kerana kemampuannya meramalkan glukosa, laktat, dan titer antibodi, terima kasih kepada cap jari molekulnya dan gangguan rendah dari air [10][11]. NIR, walaupun sensitif kepada air, lebih berkesan untuk memantau glutamin dan amonium [10][12]. Fluoresens memberikan pandangan terperinci tentang aktiviti metabolik dan daya hidup, manakala UV-Vis kekal sebagai pilihan yang mudah dan kos efektif untuk menganggarkan jumlah biojisim [16].
Analisis multivariat meningkatkan tafsiran spektrum kompleks, membolehkan pemantauan serentak pelbagai analit [10][13][14]. Untuk pengeluaran daging yang diternak, pemilihan kaedah spektroskopi yang betul bergantung pada metabolit yang perlu dipantau, skala bioreaktor, dan sama ada sistem guna tunggal atau pelbagai guna digunakan. Teknik-teknik ini secara kolektif membolehkan pemantauan sel yang tepat, dengan keserasian Raman dengan persekitaran berair dan keupayaan multi-analit menjadikannya sangat menarik untuk operasi berskala besar [13][14].
Kultur Sel Mamalia - Raman sebagai Cara Memantau &dan Mengawal Proses Bioproses Huluan
sbb-itb-ffee270
Kaedah Lanjutan untuk Fisiologi dan Kelayakan Sel
Selain spektroskopi, teknik canggih menawarkan pemahaman yang lebih mendalam tentang fisiologi dan kelayakan sel.
FTIR untuk Pemantauan Kelayakan Sel dan Apoptosis
Spektroskopi FTIR menggunakan getaran molekul dalam protein, lipid, dan karbohidrat untuk mengesan tekanan nutrien dan apoptosis awal, kedua-duanya adalah penanda kritikal bagi kesihatan sel yang merosot dalam bioreaktor daging yang ditanam.
Satu pendekatan, ATR-FTIR (Attenuated Total Reflection), menganalisis variabiliti spektrum dalam kawasan nombor gelombang tinggi untuk membezakan antara sel yang sihat dan kekurangan nutrien. Pada Mei 2024, penyelidik di Dxcover Ltd.menggunakan platform ATR-FTIR yang dilengkapi dengan elemen pantulan dalaman boleh guna (IREs) untuk memantau kesihatan sel CHO. Menggunakan Analisis Komponen Utama (PCA), mereka berjaya membezakan sel sihat daripada yang kekurangan nutrien dalam ruang PC. Platform ini mencapai nilai R² multi-output yang mengagumkan hampir 0.98 untuk glukosa dan asid laktik, menawarkan pandangan masa nyata ke dalam daya tahan sel [17]. Oleh kerana pengumpulan asid laktik boleh menyebabkan kematian sel, pemantauan masa nyata ini membolehkan intervensi tepat pada masanya untuk mengekalkan kesihatan sel.
Sistem FTIR moden direka dengan IREs boleh guna atau probe terendam untuk integrasi langsung ke dalam persekitaran bioreaktor. Susunan ini bukan sahaja menyediakan data masa nyata tetapi juga mengurangkan risiko pencemaran [17].Seperti yang disorot dalam Frontiers in Bioengineering and Biotechnology:
"Teknologi berasaskan spektroskopi sangat sesuai sebagai pendekatan PAT kerana ia tidak merosakkan dan memerlukan persediaan sampel yang minimum." [17]
Memperluas keupayaan ini, pengimbasan kapasitansi berfrekuensi pelbagai menangani batasan kaedah frekuensi tunggal.
Pengimbasan Kapasitansi Berfrekuensi Pelbagai
Walaupun sensor kapasitansi frekuensi tunggal berguna untuk mengukur isipadu sel yang berdaya maju (VCV), mereka menghadapi kesukaran untuk membezakan antara perubahan saiz sel dan bilangan sel. Batasan ini menjadi sangat bermasalah semasa apoptosis, apabila diameter sel sering meningkat [18].Pemindaian kapasitans berbilang frekuensi menyelesaikan isu ini dengan mengukur permitiviti merentasi julat 50–20,000 kHz, menangkap lengkung β-dispersion untuk menilai kepekatan sel yang berdaya dengan tepat tanpa mengira variasi saiz [18].
Pada Oktober 2019, penyelidik di Sartorius Stedim Biotech menggunakan FUTURA pico probe dari Aber Instruments untuk memantau sel DG44 CHO dalam bioreaktor 250 mL. Dengan menggunakan pemodelan Orthogonal Partial Least Squares (OPLS) pada 25 frekuensi diskret, mereka mengurangkan kesilapan ramalan VCC kepada hanya 5.5% hingga 11%, satu peningkatan ketara berbanding kadar kesilapan 16% hingga 23% yang dilihat dengan pengukuran frekuensi tunggal [18]. Model ini berkesan menjejaki kepekatan sel melebihi 10 juta sel/mL dan dengan cepat mengenal pasti penyimpangan yang disebabkan oleh pencairan dan perubahan pemakanan, dengan margin kesilapan 6.7% hingga 13.2% [18].
Frekuensi ciri (fC), yang menunjukkan titik di mana polarisasi sel separuh lengkap, berubah berdasarkan saiz sel dan kebolehan polarisasi. Ini menyediakan penanda tambahan untuk perubahan fisiologi, terutamanya semasa fasa kematian sel apabila morfologi mengalami transformasi ketara [18]. Seperti yang dijelaskan oleh Analytical and Bioanalytical Chemistry:
"Pengaruh VCC dan diameter sel pada isyarat permitiviti tidak dapat dibezakan dengan satu pengukuran frekuensi." [18]
Membandingkan Kaedah Analitik untuk Pemantauan Sel Hidup
Perbandingan Kaedah Analitik untuk Pemantauan Sel Hidup dalam Bioreaktor
Bahagian ini melihat lebih dekat pada kaedah analitik utama yang digunakan untuk pemantauan sel hidup dalam bioreaktor daging yang ditanam, berdasarkan teknik-teknik maju yang telah dibincangkan sebelum ini.
Memilih kaedah terbaik melibatkan keseimbangan antara ketepatan, kelajuan, dan kepraktisan. Setiap teknik menawarkan kekuatan yang berbeza, sama ada ia menjejaki ketumpatan sel yang boleh hidup, memantau aktiviti metabolik, atau mengekalkan kemandulan dalam sistem guna tunggal.
Penderia berasaskan kapasitans kini merupakan satu-satunya pilihan dalam talian yang tersedia secara komersial yang disesuaikan untuk pemantauan kebolehhidupan [7].Sensor-sensor ini mengukur isipadu sel yang boleh hidup dengan mengesan polarisasi sel dengan membran utuh dalam medan elektrik bergantian. Walaupun sistem frekuensi tunggal mungkin menghadapi kesukaran dengan ketepatan apabila saiz sel berbeza, pengimbasan pelbagai frekuensi meningkatkan ketepatan dengan ketara, mencapai margin ralat 5.5%–11% [18].
Kaedah spektroskopi - seperti spektroskopi Raman, NIR, dan pendarfluor - menawarkan pandangan yang lebih komprehensif tentang aktiviti metabolik, menjejaki pelbagai parameter bersama biomassa. Kaedah ini tidak invasif, menjadikannya ideal untuk bioreaktor sekali guna di mana kemandulan adalah kritikal. Walau bagaimanapun, ia datang dengan cabaran: sistem spektroskopi memerlukan penentukuran yang meluas dengan model kemometrik dan selalunya melibatkan kos awal yang lebih tinggi berbanding probe kapasitans.
Spektroskopi FTIR amat berkesan dalam mengesan tanda-tanda awal apoptosis dan tekanan nutrien melalui analisis getaran molekul. Walau bagaimanapun, penyerapan air yang kuat mengehadkan kegunaannya untuk pemantauan berterusan dalam talian dalam persekitaran berair [7]. Sebaliknya, FTIR berfungsi dengan baik sebagai kaedah di luar talian, terutamanya apabila digabungkan dengan analisis multivariat untuk penjejakan metabolit masa nyata.
Jadual Perbandingan Kaedah Analitik
| Kaedah | Keupayaan Masa Nyata | Keserasian Bioreaktor | Keperluan Kalibrasi | Had Utama |
|---|---|---|---|---|
| Penderia Kapasitans | Ya (Dalam talian/Atas talian) | Tinggi (Kacau, Goyang, SUBs) | Rendah ke Sederhana | Peka kepada gelembung gas dan perubahan saiz/morfologi sel |
| Spektroskopi Raman | Ya (Dalam talian) | Sederhana (Memerlukan port probe) | Tinggi (Kemometrik) | Kos peralatan tinggi; tafsiran data yang kompleks |
| Spektroskopi NIR | Ya (Dalam talian/Di talian) | Tinggi | Tinggi (Multivariat) | Sensitiviti terhadap gangguan air dan perubahan media |
| Pendarfluor | Ya (Dalam talian) | Tinggi | Sederhana | Pendarfluor latar belakang dari media; pemudaran foto |
| FTIR | Ya (Di talian) | Sederhana | Tinggi | Penyerapan air yang kuat mengehadkan penggunaan dalam talian dalam media berair |
Untuk pengeluaran daging yang diternak, di mana ketepatan dan kebolehpercayaan tidak boleh dirunding, memadankan kaedah analisis dengan keperluan proses tertentu adalah kunci untuk mencapai prestasi bioreaktor yang optimum.Platform seperti
Kesimpulan dan Cadangan
Memilih kaedah analisis yang betul melibatkan keseimbangan keperluan proses dengan faktor seperti skala, kos, dan tuntutan peraturan. Pilihan anda akan bergantung pada pertimbangan utama seperti sama ada sel anda melekat atau disesuaikan dengan penggantungan, seberapa kerap pemantauan diperlukan, dan sejauh mana pencerobohan boleh diterima sambil memastikan kemandulan kekal utuh [1]. Dengan permintaan sel yang besar dalam pengeluaran daging yang diternak [1], ketepatan dalam pemantauan adalah tidak boleh dirunding.
Faktor Utama untuk Memilih Kaedah Analisis
Pemantauan masa nyata harus menjadi keutamaan utama.Sistem dalam talian membolehkan pengumpulan data in situ tanpa mengeluarkan sampel, menjadikannya lebih cekap dan kurang terdedah kepada kesilapan berbanding kaedah luar talian, yang memerlukan tenaga kerja yang intensif dan berisiko pencemaran [3][1]. Untuk bioreaktor berskala besar - sehingga 2,000 liter atau lebih - teknik tidak invasif seperti spektroskopi Raman atau NIR amat berguna. Kaedah ini bebas reagen dan boleh menjejaki pelbagai parameter, seperti glukosa, laktat, dan asid amino, secara serentak [1][3]. Keupayaan multivariat ini bukan sahaja mengurangkan kos pemantauan tetapi juga mengekalkan persekitaran steril, gred makanan yang diperlukan untuk pematuhan peraturan [19].
Kepekaan dan julat dinamik adalah sama penting apabila menganalisis media biologi yang kompleks.Ujian berasaskan luminesens umumnya menawarkan kepekaan yang lebih tinggi berbanding kaedah pendarfluor atau penyerapan [2]. Sementara itu, teknik spektroskopi lanjutan menghasilkan set data yang kompleks yang sering memerlukan alat pembelajaran mesin atau kemometrik untuk analisis yang betul [3][1]. Untuk penyelesaian yang lebih mudah, sensor berasaskan kapasitans berkesan untuk memantau daya hidup sel.
Kebolehsesuaian dan pematuhan peraturan adalah penting untuk pengeluaran komersial. Sensor dalam persekitaran ini mesti tahan terhadap pensterilan suhu tinggi, meminimumkan larut lesap, dan beroperasi untuk tempoh yang panjang tanpa memerlukan penentukuran semula. Sistem penjejakan berasaskan imej yang automatik juga boleh menyediakan dokumentasi yang bertanda masa dan sedia untuk audit, yang penting untuk penyerahan peraturan kepada badan seperti FDA dan EMA [4].Keperluan ini menekankan kepentingan mendapatkan peralatan yang betul daripada pembekal khusus.
Memudahkan Sumber Peralatan dengan Cellbase
Memandangkan kerumitan teknikal dan peraturan, mencari peralatan analisis yang betul adalah kritikal. Platform makmal umum sering kekurangan kepakaran yang disesuaikan untuk industri daging yang ditanam.
Soalan Lazim
Apakah faedah menggunakan sensor kapasitans dalam bioreaktor untuk pengeluaran daging yang ditanam?
Sensor kapasitans menyediakan cara masa nyata, tidak mengganggu untuk mengukur biomassa sel yang boleh hidup dalam bioreaktor. Mereka memberikan data yang tepat dan boleh dipercayai tanpa mengganggu proses, menjadikannya pilihan yang cemerlang untuk menjejaki pertumbuhan dan kesihatan sel.
Sensor ini berfungsi dengan lancar merentasi sistem dari semua saiz, dari persediaan berskala kecil hingga bioreaktor industri guna tunggal yang besar. Fleksibiliti ini meningkatkan pengurusan proses, meminimumkan kebergantungan pada pensampelan luar talian, dan mempermudahkan aliran kerja pengeluaran.Dengan menawarkan pandangan terperinci mengenai aktiviti sel, sensor kapasitans memainkan peranan penting dalam memperhalusi bioproses, terutamanya untuk pengeluaran daging yang diternak.
Apakah kelebihan spektroskopi Raman untuk memantau metabolit sel dalam bioreaktor?
Spektroskopi Raman membolehkan penjejakan masa nyata, tidak invasif bagi metabolit sel penting secara langsung dalam bioreaktor. Pendekatan ini menghapuskan keperluan untuk menarik sampel, dengan ketara mengurangkan risiko pencemaran. Ia boleh mengukur pelbagai sebatian secara serentak, seperti glukosa, laktat, amonium, dan titer produk, menjadikannya alat yang cekap untuk proses lanjutan seperti larian perfusi.
Apabila dibandingkan dengan kaedah lain, spektroskopi Raman sering memberikan ketepatan yang lebih tinggi untuk metabolit utama seperti glukosa dan laktat. Ia bahkan boleh mengatasi teknik seperti inframerah dekat (NIR) dan pendarfluor 2D dalam keadaan tertentu.Tidak seperti kaedah luar talian tradisional, seperti HPLC atau ujian kolorimetrik, spektroskopi Raman berfungsi secara berterusan, mengurangkan masa dan penggunaan sumber sambil mengekalkan integriti kultur sel.
Dalam pengeluaran daging yang diternak, spektroskopi Raman menonjol kerana keserasiannya dengan bioreaktor padat dan keupayaannya untuk memberikan pengukuran yang boleh dipercayai tanpa kalibrasi. Bagi mereka yang memerlukan alat pemantauan berasaskan Raman,
Apakah cabaran menggunakan kaedah optik dalam bioreaktor dengan ketumpatan sel yang tinggi?
Dalam persekitaran dengan ketumpatan sel yang tinggi, kaedah optik menghadapi cabaran seperti penyebaran cahaya yang meningkat dan kekeruhan media, yang boleh memesongkan pengukuran. Menambah kepada kerumitan, pengumpulan serpihan sel boleh melemahkan isyarat dan menyebabkan tindak balas tidak linear, menjadikan bacaan yang tepat lebih sukar dicapai.
Isu-isu ini amat bermasalah dalam bioreaktor, di mana keadaan sentiasa berubah dan rumit. Untuk menangani batasan ini dan mengekalkan pemantauan yang boleh dipercayai, teknik analisis yang lebih canggih mungkin diperlukan.
