Giám sát tế bào sống trong các lò phản ứng sinh học là rất quan trọng cho sản xuất thịt nuôi cấy. Việc mở rộng quy mô đòi hỏi các công cụ chính xác để theo dõi sức khỏe và sự phát triển của tế bào trong thời gian thực. Bài viết này đánh giá các phương pháp chính, bao gồm cảm biến điện dung, quang phổ Raman và huỳnh quang, nêu bật những điểm mạnh và hạn chế của chúng cho các ứng dụng công nghiệp.
Những Thông Tin Quan Trọng:
- Cảm Biến Điện Dung: Đo mật độ tế bào sống liên tục. Hiệu quả cho các tế bào bám dính nhưng nhạy cảm với sự thay đổi kích thước tế bào.
- Quang Phổ Raman: Theo dõi các chất chuyển hóa như glucose và lactate. Lý tưởng cho môi trường nước nhưng yêu cầu hiệu chuẩn phức tạp.
- Huỳnh Quang: Giám sát hoạt động chuyển hóa thông qua tín hiệu NADH/NADPH. Nhanh nhưng bị ảnh hưởng bởi tín hiệu nền của môi trường.
Thách Thức:
- Các thử nghiệm truyền thống như Trypan Blue có tính phá hủy và chậm.
- Mật độ tế bào cao và môi trường phức tạp gây cản trở các phương pháp quang học.
- Ô nhiễm cảm biến và nhu cầu hiệu chuẩn giới hạn hiệu quả.
Việc chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu quy trình, quy mô bioreactor và nhu cầu vô trùng. Đối với các hoạt động quy mô lớn, kết hợp nhiều kỹ thuật thường mang lại kết quả tốt nhất.
Cảm biến dựa trên điện dung cho mật độ tế bào sống
Cách hoạt động của Phổ điện môi
Cảm biến điện dung, còn được gọi là cảm biến trở kháng tần số vô tuyến, xử lý các tế bào sống như thể chúng là các tụ điện hình cầu nhỏ. Khi một trường điện được áp dụng cho một hỗn dịch tế bào, các ion trong môi trường nuôi cấy và trong tế bào chất bắt đầu di chuyển. Cuối cùng, chúng gặp màng plasma không dẫn điện, gây ra phân cực - sự phân tách các điện tích qua màng [5][6].
Đây là chìa khóa: chỉ những tế bào có màng nguyên vẹn mới có thể phân cực. Tế bào chết, thiếu màng nguyên vẹn, không thể giữ ion và do đó không đóng góp vào tín hiệu điện dung [5][7]. John Carvell, Giám đốc Bán hàng và Tiếp thị tại Aber Instruments Ltd., giải thích điều này rất rõ:
"Trở kháng tần số vô tuyến (RF)... thường được coi là phương pháp mạnh mẽ và đáng tin cậy nhất để giám sát nồng độ tế bào sống trong nuôi cấy tế bào động vật có vú." [5]
Phổ điện môi phát triển dựa trên điều này bằng cách đo các tính chất điện môi (hoặc độ thẩm điện) của huyền phù tế bào qua các tần số khác nhau. Quá trình này tạo ra một đường cong phân tán β, minh họa cách khả năng phân cực của tế bào giảm khi tần số của trường điện tăng [6].Một phép đo tần số đơn thường phản ánh thể tích sinh khả dụng - tổng thể tích chiếm bởi các tế bào sống - hơn là chỉ số lượng tế bào. Các tế bào lớn hơn tự nhiên đóng góp nhiều hơn vào tín hiệu so với các tế bào nhỏ hơn [5][6].
Những nguyên tắc này tạo thành xương sống của công nghệ cảm biến điện dung, làm cho nó trở thành một công cụ có giá trị trong các hệ thống lò phản ứng sinh học.
Sử dụng Cảm biến Điện dung trong Lò phản ứng Sinh học Thịt Nuôi cấy
Cảm biến điện dung tương thích với cả hệ thống lò phản ứng sinh học dùng một lần và nhiều lần. Đối với các thiết lập dùng một lần, đĩa cảm biến dùng một lần có thể được hàn vào túi phim linh hoạt hoặc chèn qua các cổng ống được lắp sẵn [5][9]. Trong các hệ thống thép không gỉ, các đầu dò 12-mm có thể tái sử dụng được kết nối qua các cổng vô trùng [9].
Một ví dụ thực tế đến từ Đại học Aachen, nơi các nhà nghiên cứu đã sử dụng hệ thống BioPAT ViaMass trong một bioreactor sử dụng một lần với chuyển động lắc 20 lít để giám sát các tế bào CHO DG44. Họ đã đạt được mối tương quan mạnh mẽ (hệ số hồi quy 0.95) giữa các chỉ số điện dung và tổng thể tích tế bào [5]. Tương tự, Xpand Biotechnology ở Hà Lan đã sử dụng cảm biến sinh khối Aber trong hệ thống mở rộng tế bào Scinus của họ để theo dõi các tế bào gốc trung mô (MSCs) được nuôi trên vi hạt với mật độ 60 g/L. Các cảm biến đã theo dõi hiệu quả các hồ sơ tăng trưởng trên các thể tích từ 150 mL đến 1 lít, với kết quả phù hợp chặt chẽ với các phép đo tham chiếu ngoại tuyến [5].
Đối với sản xuất thịt nuôi cấy, các cảm biến điện dung tỏa sáng khi làm việc với các tế bào bám dính trên vi hạt.Không giống như các phương pháp quang học, có thể gặp khó khăn với các chất mang rắn, cảm biến điện dung có thể xuyên qua các cấu trúc này. Khả năng này làm cho chúng đặc biệt hữu ích trong việc giám sát các tế bào phụ thuộc vào điểm neo, một nền tảng của sản xuất thịt nuôi cấy [8].
Điểm mạnh và điểm yếu của cảm biến điện dung
Cảm biến điện dung cung cấp dữ liệu liên tục, theo thời gian thực mà không có rủi ro nhiễm bẩn hoặc chậm trễ liên quan đến việc lấy mẫu thủ công. Hiện tại, chúng là công cụ trực tuyến duy nhất có sẵn trên thị trường để đánh giá khả năng sống của tế bào trong các quy trình sinh học công nghiệp [7]. Trong khi các phương pháp ngoại tuyến truyền thống như thử nghiệm trypan blue có sai số tương đối khoảng 10%, quét tần số điện dung có thể giảm sai số này xuống còn từ 5,5% đến 11% [6].
Tuy nhiên, những cảm biến này cũng có những hạn chế của chúng.Các phép đo tần số đơn không thể phân biệt giữa sự gia tăng số lượng tế bào và sự gia tăng kích thước tế bào. Ví dụ, nếu tế bào phát triển đáng kể về đường kính trong quá trình chạy - dù do căng thẳng hay giai đoạn chết - tín hiệu có thể thể hiện sai số lượng tế bào thực tế trừ khi sử dụng quét đa tần số [6]. Ngoài ra, sự thay đổi trong môi trường treo, chẳng hạn như bổ sung thức ăn hoặc pha loãng, có thể gây ra "giảm" tạm thời trong dữ liệu mà không phản ánh sự thay đổi sinh khối thực sự [5]. Trong các bioreactor chuyển động lắc, cảm biến có thể tạm thời gặp không gian đầu khí, yêu cầu các thuật toán lọc tiên tiến để tránh nhiễu tín hiệu [5].
Những yếu tố này rất quan trọng khi tinh chỉnh giám sát tế bào sống cho sản xuất thịt nuôi cấy.
Phương pháp Quang phổ cho Phân tích Tế bào Sống
Quang phổ Raman và NIR
Quang phổ Raman sử dụng tán xạ ánh sáng không đàn hồi từ laser 785 nm để tạo ra dấu vân tay phân tử, cho phép đo đồng thời các chất chuyển hóa như glucose, lactate, glutamine và ammonium. Mặt khác, quang phổ NIR (800–2,500 nm) phát hiện sự hấp thụ quang học từ các dải overtone và dải kết hợp [10][12][13][14]. Độ nhạy tối thiểu của Raman với nước làm cho nó lý tưởng cho các môi trường nước như nuôi cấy tế bào, trong khi độ nhạy cao của NIR với nước - do tín hiệu kéo dài O–H mạnh - có thể che khuất dữ liệu sinh hóa quan trọng [10][12][14].
Vào tháng 3 năm 2017, Lonza Biologics đã so sánh NIR, Raman và 2D-fluorescence trong các bioreactor mini 15 mL (hệ thống ambr™). Họ nhận thấy Raman là đáng tin cậy nhất để đo lactate và glucose, trong khi NIR hoạt động tốt hơn trong việc dự đoán mức độ glutamine và ion amoni [10][11].
Vào tháng 4 năm 2022, các nhà nghiên cứu tại Sartorius Stedim Biotech đã tích hợp một tế bào dòng chảy Raman trong dòng thu hoạch không tế bào của quá trình perfusion tế bào CHO. Sử dụng một HyperFluxPRO máy quang phổ Raman với laser 785 nm, họ đã đạt được kiểm soát phản hồi glucose tự động, duy trì nồng độ ở mức 4 g/L và 1.5 g/L với độ biến thiên ±0.4 g/L trong vài ngày [13]. J.Lemke từ Sartorius Stedim Biotech đã lưu ý:
"Kết quả cho thấy tiềm năng cao của quang phổ Raman trong việc giám sát và kiểm soát quy trình tiên tiến của một quy trình truyền dịch với một bioreactor và phương pháp đo lường không phụ thuộc vào quy mô." [13]
Vào tháng 5 năm 2011, Bristol-Myers Squibb đã sử dụng một đầu dò Raman trong dòng trong các bioreactor 500 lít để giám sát nhiều thông số, bao gồm glutamine, glutamate, glucose, lactate, ammonium, mật độ tế bào sống (VCD), và mật độ tế bào tổng (TCD). Các quang phổ được thu thập mỗi hai giờ với một thiết bị Kaiser Optical Systems RamanRXN3, thể hiện khả năng của Raman trong việc theo dõi sự gia tăng chất dinh dưỡng và sự giảm chất chuyển hóa trong quá trình bổ sung thức ăn trong sản xuất quy mô lớn [14].
Mặc dù quang phổ Raman và NIR cung cấp thông tin chi tiết về hóa học, các phương pháp huỳnh quang và UV-Vis mang lại góc nhìn bổ sung về chuyển hóa tế bào và sinh khối.
Quang phổ Huỳnh quang và UV-Vis
Quang phổ UV-Vis đo sự hấp thụ hoặc tán xạ ánh sáng để ước tính tổng sinh khối [16]. Tuy nhiên, phương pháp đơn giản và được sử dụng rộng rãi này gặp khó khăn trong việc phân biệt giữa tế bào sống và chết và trở nên kém chính xác hơn ở mật độ tế bào cao [16].
Phương pháp huỳnh quang, nhạy hơn so với UV-Vis, tập trung vào các dấu hiệu nội bào cụ thể như NADH và NADPH, chỉ số của hoạt động chuyển hóa. Phương pháp huỳnh quang in situ sử dụng ánh sáng cực tím 366 nm để kích thích NADH/NADPH, sau đó phát huỳnh quang ở khoảng 460 nm [16].Veer Pramod Perwez giải thích:
"Chiến lược giám sát liên tục duy nhất được phát triển cho đến nay cung cấp thông tin về trạng thái sinh hóa hoặc chuyển hóa của quần thể tế bào là đo huỳnh quang tại chỗ." [16]
Trong sản xuất thịt nuôi cấy, nơi dữ liệu thời gian thực là cần thiết, huỳnh quang cung cấp phản hồi nhanh về các thay đổi chuyển hóa, trong khi UV-Vis cung cấp một cách kinh tế để ước tính sinh khối. Huỳnh quang có thể theo dõi các thay đổi chuyển hóa và phát hiện sự cạn kiệt cơ chất trong thời gian thực bằng cách giám sát mức NADH. Ví dụ, trong một nghiên cứu, huỳnh quang 2D đo nồng độ amoni với RMSECV là 0.031 g/L, vượt trội hơn cả Raman và NIR trong các thiết lập bioreactor thu nhỏ [11]. Ngoài ra, các nền tảng vi lỏng tự động có thể kết hợp kính hiển vi trường sáng (để đo nồng độ tế bào tổng) với phát hiện huỳnh quang sử dụng propidium iodide, xác định khả năng sống của tế bào chỉ trong 10.3 minutes [15].
So sánh các phương pháp quang phổ khác nhau
Khi so sánh các kỹ thuật này, mỗi phương pháp có những điểm mạnh riêng biệt cho việc giám sát bioreactor. Raman nổi bật với khả năng dự đoán glucose, lactate và nồng độ kháng thể, nhờ vào dấu vân tay phân tử và ít bị nhiễu từ nước [10][11]. NIR, mặc dù nhạy cảm với nước, lại hiệu quả hơn trong việc giám sát glutamine và ammonium [10][12]. Phát quang cung cấp cái nhìn chi tiết về hoạt động trao đổi chất và khả năng sống sót, trong khi UV-Vis vẫn là lựa chọn đơn giản và tiết kiệm chi phí để ước tính tổng sinh khối [16].
Phân tích đa biến nâng cao khả năng diễn giải các phổ phức tạp, cho phép giám sát đồng thời nhiều chất phân tích [10][13][14]. Đối với sản xuất thịt nuôi cấy, việc lựa chọn phương pháp quang phổ phù hợp phụ thuộc vào các chất chuyển hóa cần giám sát, quy mô của bioreactor và việc sử dụng hệ thống dùng một lần hay nhiều lần. Những kỹ thuật này cùng nhau cho phép giám sát tế bào chính xác, với khả năng tương thích của Raman với môi trường nước và khả năng phân tích đa chất làm cho nó đặc biệt hấp dẫn cho các hoạt động quy mô lớn [13][14].
Nuôi Cấy Tế Bào Động Vật Có Vú - Raman như một Phương Tiện Giám Sát &và Kiểm Soát Các Quy Trình Sinh Học Thượng Nguồn
sbb-itb-ffee270
Phương Pháp Tiên Tiến cho Sinh Lý và Khả Năng Sống của Tế Bào
Ngoài quang phổ, các kỹ thuật tiên tiến cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về sinh lý và khả năng sống của tế bào.
FTIR cho Giám Sát Khả Năng Sống và Apoptosis của Tế Bào
Quang phổ FTIR sử dụng dao động phân tử trong protein, lipid và carbohydrate để phát hiện căng thẳng dinh dưỡng và apoptosis sớm, cả hai đều là dấu hiệu quan trọng của sức khỏe tế bào suy giảm trong các lò phản ứng sinh học thịt nuôi cấy.
Một phương pháp, ATR-FTIR (Phản Xạ Toàn Phần Giảm), phân tích sự biến đổi quang phổ trong các vùng số sóng cao để phân biệt giữa tế bào khỏe mạnh và thiếu dinh dưỡng. Vào tháng 5 năm 2024, các nhà nghiên cứu tại Dxcover Ltd.sử dụng một nền tảng ATR-FTIR được trang bị các phần tử phản xạ nội bộ dùng một lần (IREs) để giám sát sức khỏe tế bào CHO. Sử dụng Phân Tích Thành Phần Chính (PCA), họ đã phân biệt thành công các tế bào khỏe mạnh với những tế bào thiếu dinh dưỡng trong không gian PC. Nền tảng này đạt được các giá trị R² đa đầu ra ấn tượng gần 0.98 cho glucose và axit lactic, cung cấp thông tin chi tiết theo thời gian thực về khả năng sống sót của tế bào [17]. Vì sự tích tụ axit lactic có thể dẫn đến cái chết của tế bào, việc giám sát theo thời gian thực này cho phép can thiệp kịp thời để duy trì sức khỏe tế bào.
Các hệ thống FTIR hiện đại được thiết kế với các IREs dùng một lần hoặc các đầu dò ngâm để tích hợp trực tiếp vào môi trường bioreactor. Thiết lập này không chỉ cung cấp dữ liệu theo thời gian thực mà còn giảm thiểu rủi ro ô nhiễm [17].Như đã nêu trong Frontiers in Bioengineering and Biotechnology:
"Các công nghệ dựa trên quang phổ rất phù hợp như các phương pháp PAT vì chúng không phá hủy và yêu cầu chuẩn bị mẫu tối thiểu." [17]
Mở rộng các khả năng này, quét điện dung đa tần số giải quyết các hạn chế của các phương pháp tần số đơn.
Quét Điện Dung Đa Tần Số
Trong khi các cảm biến điện dung tần số đơn hữu ích cho việc đo thể tích tế bào sống (VCV), chúng gặp khó khăn trong việc phân biệt giữa sự thay đổi kích thước tế bào và số lượng tế bào. Hạn chế này trở nên đặc biệt nghiêm trọng trong quá trình apoptosis, khi đường kính tế bào thường tăng [18].Quét điện dung đa tần số giải quyết vấn đề này bằng cách đo độ điện môi trong khoảng từ 50–20,000 kHz, nắm bắt đường cong β-dispersion để đánh giá chính xác nồng độ tế bào khả thi bất kể sự biến đổi kích thước [18].
Vào tháng 10 năm 2019, các nhà nghiên cứu tại Sartorius Stedim Biotech đã sử dụng một đầu dò FUTURA pico của Aber Instruments để theo dõi tế bào DG44 CHO trong các bioreactor 250 mL. Bằng cách áp dụng mô hình Orthogonal Partial Least Squares (OPLS) cho 25 tần số riêng biệt, họ đã giảm lỗi dự đoán VCC xuống chỉ còn 5.5% đến 11%, một cải tiến đáng kể so với tỷ lệ lỗi 16% đến 23% được thấy với các phép đo tần số đơn [18]. Mô hình này theo dõi hiệu quả nồng độ tế bào vượt quá 10 triệu tế bào/mL và nhanh chóng xác định các sai lệch do thay đổi pha loãng và cho ăn, với biên độ lỗi từ 6.7% đến 13.2% [18].
Tần số đặc trưng (fC), chỉ ra điểm mà sự phân cực tế bào hoàn thành một nửa, thay đổi dựa trên kích thước tế bào và khả năng phân cực. Điều này cung cấp một dấu hiệu bổ sung cho các thay đổi sinh lý, đặc biệt trong giai đoạn tế bào chết khi hình thái trải qua những biến đổi đáng kể [18]. Như Analytical and Bioanalytical Chemistry giải thích:
"Ảnh hưởng của VCC và đường kính tế bào lên tín hiệu điện dung không thể phân biệt được với một phép đo tần số." [18]
So sánh các phương pháp phân tích để giám sát tế bào sống
So sánh các phương pháp phân tích để giám sát tế bào sống trong các lò phản ứng sinh học
Phần này xem xét kỹ hơn các phương pháp phân tích chính được sử dụng để giám sát tế bào sống trong các lò phản ứng sinh học thịt nuôi cấy, dựa trên các kỹ thuật tiên tiến đã được thảo luận trước đó.
Việc chọn phương pháp tốt nhất đòi hỏi sự cân bằng giữa độ chính xác, tốc độ và tính thực tiễn. Mỗi kỹ thuật đều có những điểm mạnh riêng biệt, cho dù đó là theo dõi mật độ tế bào sống, giám sát hoạt động trao đổi chất, hay duy trì vô trùng trong các hệ thống sử dụng một lần.
Cảm biến dựa trên điện dung hiện là lựa chọn trực tuyến duy nhất có sẵn trên thị trường được thiết kế riêng cho việc giám sát khả năng sống sót [7].Các cảm biến này đo thể tích tế bào khả dụng bằng cách phát hiện sự phân cực của các tế bào với màng nguyên vẹn trong một trường điện xoay chiều. Trong khi các hệ thống tần số đơn có thể gặp khó khăn với độ chính xác khi kích thước tế bào thay đổi, quét đa tần số cải thiện đáng kể độ chính xác, đạt được sai số trong khoảng 5.5%–11% [18].
Các phương pháp quang phổ - như quang phổ Raman, NIR và huỳnh quang - cung cấp cái nhìn toàn diện hơn về hoạt động trao đổi chất, theo dõi nhiều thông số cùng với sinh khối. Các phương pháp này không xâm lấn, làm cho chúng lý tưởng cho các lò phản ứng sinh học sử dụng một lần nơi mà sự vô trùng là rất quan trọng. Tuy nhiên, chúng đi kèm với những thách thức: các hệ thống quang phổ đòi hỏi hiệu chuẩn rộng rãi với các mô hình hóa học và thường liên quan đến chi phí ban đầu cao hơn so với các đầu dò điện dung.
Quang phổ FTIR đặc biệt hiệu quả trong việc phát hiện các dấu hiệu sớm của quá trình apoptosis và căng thẳng dinh dưỡng thông qua phân tích dao động phân tử. Tuy nhiên, sự hấp thụ nước mạnh của nó hạn chế tính hữu dụng cho việc giám sát liên tục trong môi trường nước [7]. Thay vào đó, FTIR hoạt động tốt nhất như một phương pháp tại chỗ, đặc biệt khi kết hợp với phân tích đa biến để theo dõi chất chuyển hóa theo thời gian thực.
Bảng So Sánh Phương Pháp Phân Tích
| Phương Pháp | Khả Năng Thời Gian Thực | Tương Thích Bioreactor | Nhu Cầu Hiệu Chuẩn | Hạn Chế Chính |
|---|---|---|---|---|
| Cảm Biến Điện Dung | Có (In-line/On-line) | Cao (Khuấy, Lắc, SUBs) | Thấp đến Trung Bình | Nhạy cảm với bọt khí và thay đổi kích thước/hình thái tế bào |
| Quang Phổ Raman | Có (In-line) | Trung Bình (Yêu cầu cổng đầu dò) | Cao (Hóa học) | Chi phí thiết bị cao; diễn giải dữ liệu phức tạp |
| Quang Phổ NIR | Có (In-line/At-line) | Cao | Cao (Đa biến) | Độ nhạy cảm với sự can thiệp của nước và thay đổi môi trường |
| Huỳnh quang | Có (Trong dòng) | Cao | Trung bình | Huỳnh quang nền từ môi trường; quang tẩy trắng |
| FTIR | Có (Tại dòng) | Trung bình | Cao | Hấp thụ nước mạnh hạn chế sử dụng trong dòng trong môi trường nước |
Đối với sản xuất thịt nuôi cấy, nơi mà độ chính xác và độ tin cậy là không thể thương lượng, việc kết hợp các phương pháp phân tích với yêu cầu quy trình cụ thể là chìa khóa để đạt được hiệu suất tối ưu của bioreactor.Các nền tảng như
Kết luận và Khuyến nghị
Việc lựa chọn phương pháp phân tích phù hợp đòi hỏi phải cân bằng các yêu cầu của quy trình với các yếu tố như quy mô, chi phí và yêu cầu quy định. Lựa chọn của bạn sẽ phụ thuộc vào các cân nhắc chính như liệu tế bào của bạn có bám dính hay thích nghi với huyền phù, tần suất cần theo dõi và mức độ xâm lấn có thể chấp nhận được trong khi đảm bảo tính vô trùng vẫn được duy trì [1]. Với nhu cầu tế bào đáng kể của sản xuất thịt nuôi cấy [1], độ chính xác trong việc theo dõi là không thể thương lượng.
Các Yếu Tố Chính Khi Chọn Phương Pháp Phân Tích
Theo dõi thời gian thực nên là ưu tiên hàng đầu.Các hệ thống trực tuyến cho phép thu thập dữ liệu tại chỗ mà không cần loại bỏ mẫu, làm cho chúng hiệu quả hơn và ít có khả năng xảy ra lỗi hơn so với các phương pháp ngoại tuyến, vốn tốn nhiều công sức và có nguy cơ nhiễm bẩn [3][1]. Đối với các bioreactor quy mô lớn - lên đến 2.000 lít hoặc hơn - các kỹ thuật không xâm lấn như quang phổ Raman hoặc NIR đặc biệt hữu ích. Các phương pháp này không cần thuốc thử và có thể theo dõi nhiều thông số, chẳng hạn như glucose, lactate và axit amin, đồng thời [1][3]. Khả năng đa biến này không chỉ giảm chi phí giám sát mà còn duy trì môi trường vô trùng, đạt tiêu chuẩn thực phẩm cần thiết để tuân thủ quy định [19].
Độ nhạy và phạm vi động cũng quan trọng không kém khi phân tích môi trường sinh học phức tạp.Các xét nghiệm dựa trên phát quang thường cung cấp độ nhạy cao hơn so với các phương pháp huỳnh quang hoặc hấp thụ [2]. Trong khi đó, các kỹ thuật quang phổ tiên tiến tạo ra các tập dữ liệu phức tạp thường cần các công cụ học máy hoặc hóa học để phân tích đúng [3][1]. Đối với một giải pháp đơn giản hơn, các cảm biến dựa trên điện dung hiệu quả trong việc giám sát khả năng sống của tế bào.
Khả năng mở rộng và tuân thủ quy định là cần thiết cho sản xuất thương mại. Các cảm biến trong các môi trường này phải chịu được tiệt trùng ở nhiệt độ cao, giảm thiểu rò rỉ và hoạt động trong thời gian dài mà không cần hiệu chuẩn lại. Các hệ thống theo dõi tự động, dựa trên hình ảnh cũng có thể cung cấp tài liệu có dấu thời gian, sẵn sàng kiểm toán, điều này rất quan trọng cho các hồ sơ quy định gửi đến các cơ quan như FDA và EMA [4].Những yêu cầu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tìm nguồn cung ứng thiết bị phù hợp từ các nhà cung cấp chuyên biệt.
Tối ưu hóa việc tìm nguồn cung ứng thiết bị với Cellbase
Với những phức tạp về kỹ thuật và quy định, việc tìm kiếm thiết bị phân tích phù hợp là rất quan trọng. Các nền tảng phòng thí nghiệm chung thường thiếu chuyên môn phù hợp với ngành công nghiệp thịt nuôi cấy.
Câu hỏi thường gặp
Lợi ích của việc sử dụng cảm biến điện dung trong các lò phản ứng sinh học cho sản xuất thịt nuôi cấy là gì?
Cảm biến điện dung cung cấp một cách đo lường sinh khối tế bào sống theo thời gian thực, không xâm lấn trong các lò phản ứng sinh học. Chúng cung cấp dữ liệu chính xác và đáng tin cậy mà không làm gián đoạn quá trình, làm cho chúng trở thành một lựa chọn tuyệt vời để theo dõi sự phát triển và sức khỏe của tế bào.
Những cảm biến này hoạt động liền mạch trên các hệ thống có mọi kích cỡ, từ các thiết lập quy mô nhỏ đến các lò phản ứng sinh học công nghiệp sử dụng một lần lớn. Sự linh hoạt này cải thiện quản lý quy trình, giảm thiểu sự phụ thuộc vào lấy mẫu ngoại tuyến và đơn giản hóa quy trình sản xuất.Bằng cách cung cấp những hiểu biết chi tiết về hoạt động của tế bào, cảm biến điện dung đóng vai trò quan trọng trong việc tinh chỉnh các quy trình sinh học, đặc biệt là trong sản xuất thịt nuôi cấy.
Những lợi ích của quang phổ Raman trong việc giám sát các chất chuyển hóa tế bào trong các lò phản ứng sinh học là gì?
Quang phổ Raman cho phép theo dõi thời gian thực, không xâm lấn các chất chuyển hóa tế bào quan trọng trực tiếp trong các lò phản ứng sinh học. Phương pháp này loại bỏ nhu cầu rút mẫu, giảm đáng kể nguy cơ nhiễm bẩn. Nó có thể đo đồng thời một loạt các hợp chất, chẳng hạn như glucose, lactate, ammonium và các sản phẩm tiêu đề, làm cho nó trở thành một công cụ hiệu quả cho các quy trình kéo dài như các lần chạy perfusion.
Khi so sánh với các phương pháp khác, quang phổ Raman thường cung cấp độ chính xác cao hơn cho các chất chuyển hóa chính như glucose và lactate. Nó thậm chí có thể vượt trội hơn các kỹ thuật như cận hồng ngoại (NIR) và huỳnh quang 2D trong một số điều kiện nhất định.Không giống như các phương pháp truyền thống ngoại tuyến, chẳng hạn như HPLC hoặc các xét nghiệm đo màu, quang phổ Raman hoạt động liên tục, giảm thời gian và sử dụng tài nguyên trong khi vẫn bảo toàn tính toàn vẹn của nuôi cấy tế bào.
Trong sản xuất thịt nuôi cấy, quang phổ Raman nổi bật nhờ khả năng tương thích với các lò phản ứng sinh học nhỏ gọn và khả năng cung cấp các phép đo đáng tin cậy, không cần hiệu chuẩn. Đối với những người cần công cụ giám sát dựa trên Raman,
Những thách thức của việc sử dụng phương pháp quang học trong lò phản ứng sinh học với mật độ tế bào cao là gì?
Trong môi trường có mật độ tế bào cao, các phương pháp quang học đối mặt với những thách thức như sự tán xạ ánh sáng tăng lên và độ đục của môi trường, có thể làm sai lệch các phép đo.Việc tích tụ các mảnh vụn tế bào có thể làm suy yếu tín hiệu và gây ra các phản ứng phi tuyến tính, khiến việc đọc chính xác trở nên khó khăn hơn.
Những vấn đề này đặc biệt gây rắc rối trong các lò phản ứng sinh học, nơi điều kiện liên tục thay đổi và phức tạp. Để giải quyết những hạn chế này và duy trì việc giám sát đáng tin cậy, có thể cần các kỹ thuật phân tích tinh vi hơn.
