Cara Memilih Antara Proses Berterusan dan Fed-Batch untuk Daging Terna – Cellbase

Apabila berkaitan dengan penskalaan pengeluaran daging yang diternak, salah satu keputusan paling kritikal bagi jurutera bioproses, pengurus pengeluaran, dan saintis penyelidikan adalah memilih pendekatan pembuatan yang optimum - pemprosesan berterusan atau pemprosesan fed-batch. Kedua-dua strategi menawarkan kelebihan dan cabaran yang berbeza, tetapi pelaksanaannya memerlukan pertimbangan teliti terhadap faktor ekonomi, peraturan, dan kelestarian. Artikel ini membongkar nuansa setiap sistem, dimaklumkan oleh pandangan pakar dari industri bioteknologi, dan menyediakan peta jalan untuk membuat keputusan yang berinformasi yang selaras dengan matlamat pengeluaran.

Memahami Konsep Teras: Pemprosesan Berterusan vs Fed-Batch

Apa Itu Pemprosesan Fed-Batch?

Pemprosesan fed-batch telah lama menjadi piawaian industri untuk pembuatan bio. Dalam kaedah ini, sel-sel ditumbuhkan dalam bioreaktor di mana nutrien ditambah secara berperingkat dari semasa ke semasa. Proses ini berakhir dengan satu penuaian produk.

Kelebihan termasuk:

Keakraban: Digunakan secara meluas dan difahami dengan baik di seluruh industri.
Kekukuhan: Lebih mudah diurus, dengan kurang kerumitan operasi.
Kebolehsesuaian: Terutamanya berkesan untuk kumpulan klinikal jangka pendek atau jumlah pengeluaran terhad.

Walau bagaimanapun, pemprosesan fed-batch boleh terhad oleh produktiviti yang secara semula jadi lebih rendah dan keperluan modal yang lebih tinggi untuk operasi berskala besar.

Apakah Pemprosesan Berterusan?

Pemprosesan berterusan adalah pendekatan yang lebih baru dan dinamik, di mana sel dan media sentiasa dimasukkan ke dalam bioreaktor, dan produk dituai secara serentak. Proses ini menyokong ketumpatan sel yang lebih tinggi dan pengeluaran yang berterusan.

Manfaat termasuk:

Produktiviti lebih tinggi: Sistem perfusi berterusan boleh mencapai 3–5 kali ganda output proses fed-batch.
Jejak peralatan yang lebih kecil: Jumlah pengeluaran yang sama boleh dicapai dengan bioreaktor yang lebih kecil, mengurangkan pelaburan modal, keperluan HVAC, dan penggunaan tenaga.
Potensi untuk meningkatkan kualiti produk: Sistem berterusan menyediakan keadaan operasi yang konsisten, mengurangkan variabiliti.

Walau bagaimanapun, peralihan kepada pemprosesan berterusan memperkenalkan peningkatan kerumitan, memerlukan automasi lanjutan, peningkatan penggunaan media, dan integrasi yang teliti bagi operasi huluan dan hiliran.

Pertimbangan Utama untuk Pelaksanaan

1. Implikasi Ekonomi

Salah satu soalan paling mendesak bagi pengeluar bio adalah sama ada pemprosesan berterusan menawarkan kelebihan kos yang sebenar.Kajian pemodelan mendedahkan bahawa untuk keluaran tahunan sebanyak 100 kilogram produk:

Kos Modal: Sistem berterusan mempunyai permintaan modal yang lebih rendah disebabkan oleh bioreaktor yang lebih kecil dan saiz kemudahan yang dikurangkan.
Kos Operasi: Perbelanjaan media meningkat dalam sistem berterusan, menyumbang 20–25% daripada kos barang dijual (COGS) bergantung kepada sama ada media proprietari atau media sedia ada digunakan.
Kesetaraan Kos: Apabila produktiviti dan kebolehan skala diambil kira, kos pengeluaran keseluruhan sistem berterusan dan fed-batch sering bertemu, dengan hanya perbezaan ±10%.

Bagi syarikat dalam percubaan klinikal peringkat awal atau menghasilkan jumlah kecil, fed-batch mungkin kekal lebih berdaya maju kerana kesederhanaannya dan pelaburan awal yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, sistem berterusan lebih sesuai untuk operasi skala komersial yang memerlukan output yang konsisten dan berjumlah tinggi.

2.Keperluan Peraturan

Agensi peraturan seperti FDA dan EMA semakin menggalakkan intensifikasi proses melalui pembuatan berterusan. Walau bagaimanapun, jangkaan mereka untuk jaminan kualiti (QA) dan kawalan sebahagian besarnya mencerminkan sistem fed-batch:

Kebolehkesanan: Definisi jelas tentang kumpulan dan dokumentasi yang kukuh adalah penting.
Keselamatan Pesakit: Proses mesti memastikan penyingkiran virus, rawatan pH rendah, dan kawalan beban yang berkesan.
Kualiti Produk: Sistem berterusan mesti menunjukkan pencirian dan kebolehulangan yang mencukupi.

Walaupun pengawal selia menyokong, keputusan akhirnya terletak pada keutamaan strategik dan kesediaan operasi syarikat.

3. Kerumitan Proses dan Automasi

Peralihan kepada pemprosesan berterusan memerlukan tahap automasi dan integrasi yang lebih tinggi antara operasi huluan dan hiliran. Cabaran utama termasuk:

Menyelaraskan bioreaktor berterusan dengan proses penulenan hiliran.
Menguruskan peningkatan penyediaan dan bekalan media.
Membangunkan strategi kawalan yang kukuh untuk memastikan kestabilan sistem dan konsistensi produk.

Walaupun terdapat komplikasi ini, proses berterusan yang direka dengan baik menawarkan ketahanan dan kebolehpercayaan yang dipertingkatkan, terutamanya untuk operasi berskala besar.

4. Faktor Kelestarian

Pemprosesan berterusan sering dipromosikan sebagai pilihan yang lebih mesra alam, memandangkan jejak kemudahan yang lebih kecil dan keperluan tenaga yang berkurangan. Walau bagaimanapun, kajian industri menunjukkan bahawa faedah kelestarian adalah kurang ketara daripada yang dijangkakan.Sebagai contoh:

Jejak Karbon: Sistem berterusan mengurangkan pelepasan berkaitan HVAC sebanyak kira-kira 20%, tetapi kesan alam sekitar keseluruhan kekal setanding dengan sistem fed-batch.
Penggunaan Media: Permintaan media yang meningkat dalam proses berterusan mengimbangi beberapa keuntungan kelestarian.

Walaupun kedua-dua kaedah mempunyai ruang untuk penambahbaikan, pertimbangan kelestarian harus ditimbang bersama faktor ekonomi dan operasi.

Amalan Terbaik untuk Membuat Keputusan

Apabila menentukan sama ada untuk mengguna pakai pemprosesan berterusan atau fed-batch, syarikat harus mengambil pendekatan holistik, mempertimbangkan keperluan saluran paip khusus mereka, keupayaan organisasi, dan matlamat jangka panjang. Cadangan utama termasuk:

Menilai Permintaan Produk: Sistem berterusan paling bermanfaat untuk pengeluaran volum tinggi, peringkat akhir.Untuk ujian klinikal fasa awal, fed-batch kekal sebagai pilihan yang lebih mudah.
Menilai Kesediaan Organisasi: Melaksanakan proses berterusan memerlukan pelaburan yang signifikan dalam automasi, latihan, dan integrasi proses.
Fokus pada Fleksibiliti: Model hibrid, seperti menggabungkan perfusi N-1 (langkah berterusan benih tinggi) dengan pengeluaran fed-batch, boleh menawarkan pendekatan yang seimbang.
Manfaatkan Sumber Industri: Berinteraksi dengan pembekal, menghadiri persidangan, dan menggunakan alat simulasi untuk meneroka senario yang berbeza dan mengoptimumkan reka bentuk proses.

Pengajaran Utama

Keuntungan Produktiviti: Sistem berterusan menawarkan produktiviti 3–5x lebih tinggi tetapi memerlukan penyelarasan yang teliti antara operasi huluan dan hiliran.
Pertimbangan Ekonomi: Pada skala komersial, proses berterusan dan fed-batch sering mencapai pariti kos.Untuk pengeluaran berskala kecil, fed-batch kekal lebih menjimatkan kos.
Penyelarasan Peraturan: Kedua-dua kaedah mesti memenuhi piawaian QA/QC yang ketat, tetapi agensi pengawalseliaan lebih menyukai intensifikasi proses.
Wawasan Kelestarian: Sistem berterusan mempunyai jejak alam sekitar yang lebih kecil, walaupun perbezaannya kurang dramatik daripada yang dijangkakan.
Kesesuaian Strategik: Pilihan antara pemprosesan berterusan dan fed-batch harus selaras dengan skala pengeluaran syarikat, keperluan saluran paip, dan keupayaan organisasi.
Pendekatan Hibrid: Menggabungkan elemen kedua-dua kaedah boleh memberikan fleksibiliti dan kecekapan kos.

Kesimpulan

Pemprosesan berterusan tidak diragukan lagi adalah teknologi transformatif dalam industri daging yang ditanam, tetapi ia bukanlah penyelesaian yang sesuai untuk semua.Syarikat mesti menilai dengan teliti keperluan pengeluaran unik mereka, landskap peraturan, dan permintaan pasaran sebelum komited kepada pendekatan tertentu. Dengan memanfaatkan data yang kukuh, kepakaran industri, dan pandangan strategik, pengeluar bio boleh mengoptimumkan proses mereka untuk mencapai produktiviti yang lebih tinggi, kecekapan kos, dan kelestarian - memastikan peningkatan skala produk daging yang diternak untuk pasaran global.

Sumber: "192: Rahsia Intensifikasi Proses: Rangka Kerja Keputusan Jurutera Proses dengan Andreas Castan..." - Saintis Bioteknologi Pintar, YouTube, 25 Sep, 2025 - https://www.youtube.com/watch?v=YptE3k2JyG0