世界首个培育肉类B2B市场：阅读公告

培养肉用支架材料的监管标准

Regulatory Standards for Scaffold Materials in Cultivated Meat

David Bell |

支架材料在培养肉生产中至关重要，作为细胞生长和组织结构的框架。这些材料直接影响安全性、质地和营养质量，需要严格遵守法规。在英国，支架材料必须符合英国食品标准局 (FSA)的指导方针，以及欧洲食品安全局 (EFSA)和美国食品药品监督管理局 (FDA)的全球市场法规。

关键点：

  • 安全要求：支架材料必须是食品安全、无毒和生物相容的。测试包括毒理学、过敏原性和残留分析。
  • 监管机构：英国公司必须在国内遵循FSA规则，并遵循出口的EFSA或FDA标准。
  • 材料类型：合成聚合物（e.g., PEG）、天然材料（e.g., 海藻酸盐）和先进复合材料（e.g., 水凝胶）面临不同的审批流程。
  • 审批流程：需要详细的文件，包括安全数据、生产一致性和危害评估。

像Cellbase这样的平台通过将企业与预先批准材料的供应商连接起来，简化了采购过程，减少了合规挑战。与监管机构的早期接触和充分准备对于审批至关重要。

Dr.Tom Ben-Arye：使用纹理大豆蛋白支架培养牛骨骼肌肉

支架材料的全球监管框架

在培养肉的支架材料方面，各地区的监管要求差异很大，每个地区都有自己的一套安全评估和审批流程。公司，特别是那些总部位于英国的公司，通常面临同时应对多个监管体系的挑战。以下是关键地区如何处理这一问题的详细介绍。

美国：FDA标准

在美国，食品和药物管理局（FDA）在监管培养肉的支架材料方面发挥着关键作用。他们的框架要求这些材料食品安全、生物相容且无毒，并进行严格的预审批安全检查[1][5]。

支架材料根据食品添加剂法规进行评估，这意味着公司必须提供广泛的安全数据，特别是对于留在最终产品中的材料。这包括对毒性、过敏性和代谢行为的测试[1][5]。

最艰难的障碍之一是德拉尼条款，该条款禁止任何与人类或动物癌症相关的食品添加剂。公司必须证明其支架材料不含致癌物质[1]。此外，FDA对残留物和污染物实施严格限制。对于在收获最终产品之前移除的支架，它们可能被归类为加工助剂，这类物质受到的监管审查较少。然而，公司仍需证明任何残留物或副产品是安全的[1]。

欧盟：EFSA和新型食品法规

在欧盟，支架材料由欧洲食品安全局 (EFSA)根据法规 (EU) 2015/2283进行监管，该法规管理新型食品。该法规要求进行详细的风险评估，远远超出基本的安全检查[1][4]。

为了获得批准，公司必须提交全面的数据，包括支架的成分、来源、制造工艺和安全性概况。毒理学、过敏原性和微生物评估都是该过程的一部分。EFSA的全面方法通过关注风险评估和暴露估算来确保消费者安全[2]。

审批过程可能会很漫长，并且需要详细的文件，包括支架材料的完整特征描述和生产批次中一致安全性的证据。与某些系统不同，EFSA对每个申请进行逐案、基于风险的评估，这允许灵活性，但需要对新材料进行详细提交[2]。

英国：脱欧后的监管环境

脱欧后，英国食品标准局 (FSA)引入了其对支架材料的指导。虽然它与欧盟法规非常相似，但FSA现在独立运作，要求新食品申请包括完整的安全性、成分和毒理学数据[4]。

英国系统优先考虑透明度和消费者安全，与EFSA相比，在档案提交和审查时间表上有一些程序上的差异。虽然科学要求保持相似，但英国公司现在必须管理双重合规。他们需要满足FSA的国内销售标准，同时遵守EFSA对欧盟出口的规定。尽早与FSA接触可以帮助简化流程，特别是对于非常规材料[2][4].

其他关键地区

除了这些主要市场，其他地区也在塑造他们的监管框架。

新加坡是亚太地区第一个批准培育肉类商业销售的国家。新加坡食品局 (SFA)要求对新型食品进行上市前安全评估和技术档案，包括支架材料[2][4].

新加坡的方法是灵活的，每个申请都单独评估。公司必须提供有关脚手架成分、来源、残留水平、毒理学和过敏原性的数据信息。此模型已影响该地区其他国家[2][4]。

在亚太地区的其他地方，各国正在制定类似的框架，通常借鉴国际标准或调整欧盟和美国系统的元素。这种日益增长的协调趋势使公司在多个市场运营变得稍微容易一些，尽管具体要求仍然有所不同。

地区 监管机构 关键要求 审批途径
美国 FDA 食品安全、生物相容性、毒性、Delaney条款合规 食品添加剂申请/GRAS
欧盟 EFSA 符合新型食品法规，风险评估 新型食品申请
英国 FSA 脱欧后与欧盟标准对齐，安全档案 新型食品申请（英国）
新加坡 SFA 上市前安全评估，个案处理 技术档案提交

对于应对这些复杂需求的公司，像 Cellbase 这样的平台提供了宝贵的支持。他们将培养肉类公司与符合各个司法管辖区监管和技术标准的支架材料供应商连接起来，简化了研发和采购团队的采购流程。 支架材料的类型及其监管要求 培养肉类的支架材料必须根据其成分遵循特定的监管标准。总体而言，这些材料分为三类：合成聚合物、天然和植物基材料，以及新兴或复合支架。每种类型面临不同的安全和监管途径。 合成聚合物 合成聚合物，如聚乳酸 (PLA)、聚己内酯 (PCL) 和聚乙二醇 (PEG)，因其可控的机械性能和可调节的降解速率而受到重视。为了满足监管标准，它们必须通过严格的生物相容性和毒性测试，包括符合ISO 10993-5指南的细胞毒性评估[8]。额外的测试，如化学残留分析和迁移研究，确保任何分解产物对消费是安全的。

例如，PEG已经获得FDA批准用于食品应用，这可以简化其监管路径。然而，合成聚合物通常需要功能化——例如添加RGD肽以改善细胞粘附。这增加了审批过程的复杂性，因为制造商必须记录支架降解并证明最终产品中没有有害残留物。虽然合成聚合物提供了定制化，但这些额外步骤使其监管过程比天然材料更具挑战性。

天然和植物基材料

天然和植物基支架，包括海藻酸盐、纤维素、明胶和大豆蛋白组织，在食品应用中具有良好的安全性历史。这些材料经过生物降解性测试，以确认它们在生物系统中的分解方式，并进行过敏性评估，特别是对于来自常见过敏原如大豆或动物基明胶的支架。

例如，大豆蛋白组织支架在不需要预先功能化的情况下，已实现超过80%的牛干细胞播种效率[3]。同样，由面包制成的可食用支架通过支持高细胞增殖率显示出强大的潜力。与合成支架不同，天然材料的残留测试更关注加工过程中引入的污染物，而非材料本身。这些支架的监管审批通常不那么严格，因为其安全性已经有充分的文献记录。

新兴和复合支架材料

新兴和复合支架，如水凝胶、重组蛋白、基于菌丝体的材料和去细胞植物组织，代表了尖端解决方案，但面临独特的监管障碍。这些材料需要逐案评估，要求进行广泛的毒理学研究、长期暴露评估以及对成分相互作用的详细分析。

例如，为大理石纹理培养肉设计的水凝胶支架显示出强大的细胞活力[8]，同时提供了实现逼真质地所需的结构复杂性。通过微生物发酵生产的重组蛋白支架需要经过额外的审查，以解决生产过程和潜在污染物的问题。复合支架结合了多种材料，必须满足每个单独组件的安全标准以及它们组合交互的安全标准。这通常导致更长的审批时间表。在开发过程的早期与监管机构接触对于有效应对这些复杂性至关重要。

为了简化合规性，像 Cellbase 这样的平台提供了供应商的验证文件和法规合规数据的访问权限，帮助研发团队识别符合英国和国际市场严格安全标准的材料。

支架类别 关键材料 主要监管重点 测试要求
合成聚合物 PLA, PCL, PEG 生物相容性和毒性 ISO 10993-5，化学残留分析，迁移研究
天然/植物基 海藻酸盐，大豆蛋白，纤维素 过敏性和生物降解性 过敏测试，降解研究
新兴/复合材料 水凝胶，重组蛋白 新型安全评估 个案评估，交互研究

安全评估和测试协议

在培养肉生产中使用的支架材料必须经过彻底的安全评估才能获得监管批准。这些过程确保最终产品中的任何残留物对人类食用是安全的，并符合国际公认的食品安全标准。

关键测试方法

毒性筛查是评估支架材料的关键步骤。这包括体外和体内测试，以识别潜在的细胞毒性、致突变性或致癌风险。根据英国和欧盟的法规，支架不得含有已被证明会导致动物癌症的物质[1][2]。此外，还评估残留物或污染物的代谢分解，以确认其安全性。

例如，关于自愈水凝胶支架的研究显示，细胞存活率超过70%，符合ISO 10993-5标准中对组织工程细胞毒性评估的要求[8]。这些测试确保支架不会伤害细胞或阻碍其生长。

过敏原测试用于检测过敏性化合物，特别是在源自大豆、动物材料或其他常见过敏原的支架中。此过程结合了生物信息学、免疫测定法，有时还包括临床试验，以识别过敏性蛋白质或物质。监管机构要求提供详细的文档，列出所有成分及其潜在的过敏风险[2]。

微生物污染检查对于确认支架不含有害病原体或腐败生物是必不可少的。标准微生物测试 - 如总平板计数、病原体特异性测定和内毒素检测 - 在多个批次中进行，以确保符合英国和欧盟的法规[2]。

生物相容性研究 评估支架材料在不造成伤害的情况下支持细胞生长的能力。这涉及在支架上培养动物细胞，同时监测其附着、生长和分化。这些研究确保支架不会引起细胞毒性效应或干扰正常细胞行为 [3][6]。此类测试是编制监管批准所需详细文件的前提条件。

监管文件和风险管理

全面的文件是支架材料监管批准的基础。提交材料必须包括关于材料来源、生产过程、残留水平、毒理数据、过敏性和微生物安全的详细信息 [2]。

可追溯性 是至关重要的，需要记录材料的来源、加工和分销。监管机构通常要求至少三个不同生产批次的文件以证明一致性 [2]。

风险管理系统 融合了HACCP原则和定期安全审计。这些系统帮助公司监控安全参数，迅速解决偏差，并保持原材料、加工条件和质量控制结果的详细记录。这些做法确保了批次的可重复性和符合监管标准。除了促进审批，详尽的记录保存还增强了消费者对培养肉产品的信心。

安全验证的最佳实践

为了确保一致的安全验证，行业领导者遵循最佳实践，从可信赖的供应商采购材料开始。这些供应商应提供全面的安全文件和合规证据，以减少审批过程中的潜在风险。

安全测试应在开发初期开始，包括毒性筛查、过敏性评估、微生物污染检查和生物相容性研究。使用全球公认的标准，如ISO 10993-5细胞毒性测试，有助于满足全球的监管期望。持续监测监管更新以确保持续合规[2][8]。

在整个生产过程中，健全的文件记录系统至关重要。这些系统应能够轻松收集、存储和检索安全数据，满足可追溯性和数据完整性的监管要求。

像Cellbase这样的平台通过将培养肉公司与符合监管标准并保持适当文件的供应商连接起来，简化了脚手架材料的采购。这些平台简化了采购流程，并支持遵守英国和国际法规。

该行业越来越依赖公共生物材料数据库和专业平台，以确保脚手架材料采购的透明性和可追溯性。这些步骤是满足全球标准和维护培养肉供应链完整性的关键。[7]。

获得监管批准的途径和行业资源

监管提交流程

在英国和欧盟，提交支架以获得批准需遵循结构化的新型食品法规路径。公司必须编制一份综合档案，证明该材料在培育肉生产中的安全性和适用性。

该提交包括对材料的详细描述，涵盖其来源、成分和制造工艺。必须提供关于纯度和潜在污染物的分析数据，以及全面的毒理学和过敏原性研究。需要通过多个生产批次的证据来建立生产的一致性，确保可重复性[2]。

还需要提供膳食暴露估计和危害比较。如果支架包含转基因成分，可能需要额外的基因组或蛋白质组分析[2]。

审核过程通常需要12到24个月。然而，时间表可能会因初始提交的完整性和支架材料的复杂性而有所不同。新颖或高度复杂的材料通常需要额外的数据或澄清，这可能会延长审批时间。申请人与监管机构之间的高效沟通在确定时间表方面也起着关键作用[2]。此提交对于后续的供应商和材料验证至关重要。

在英国，食品标准局负责评估过程，而欧洲食品安全局（EFSA）在欧盟负责科学风险评估。两个司法管辖区在相似的原则下运作，但可能会施加特定地区的要求，公司在提交过程中必须解决这些要求。

在脚手架采购中的角色Cellbase

Cellbase

满足这些监管要求需要高效采购合规材料，这就是Cellbase的作用所在。作为一个专业的B2B市场， Cellbase 简化了符合监管和安全标准的脚手架材料的采购。它将研发团队、生产经理和采购专家与提供必要文件的经过验证的供应商连接起来。

该平台提供清晰和精心策划的列表，让公司能够自信地采购脚手架材料。每个列表都包括关于合规状态、质量认证和监管提交所需文件的详细信息。

与一般实验室供应平台不同， Cellbase 专注于培养肉生产的技术需求。这种专业化确保支架材料附有相关规格，如生物相容性评级、监管批准状态以及与特定细胞类型的兼容性。通过满足这些细分需求， Cellbase 帮助公司简化采购流程，并使其材料符合监管预期。

对于从事监管档案工作的人， Cellbase 提供能够提供英国和欧盟监管机构所需的全面安全文件的供应商的访问权限。这种针对性的方法最大限度地减少了验证供应商和收集必要文件所需的时间和精力。

随着培养肉行业的发展，支架监管框架正在适应新技术和材料。当局越来越重视透明度、可追溯性和上市后监测作为审批过程的关键要素[2]。

对食品安全、经济实惠且可扩展的支架材料的需求正在将监管重点转向植物蛋白和多糖。像纤维素、海藻酸盐和壳聚糖这样的成熟材料由于其经过验证的安全性和食品级分类而受到关注[7][3]。

监管机构也在完善对复合和新型支架材料的评估方法。逐案评估方法允许在保持严格安全标准的同时纳入尖端材料。这对开发先进支架的公司特别有利，例如功能化合成聚合物或去细胞化植物组织。

Cellbase 在帮助公司应对这些不断变化的要求方面发挥着越来越重要的作用。通过提供最新的法规信息和供应商验证服务，该平台确保公司与不断变化的标准保持一致。其在培养肉类行业的合规性重点使企业能够快速适应并在其开发过程中保持法规批准。

努力协调国际法规可能会在未来进一步简化跨司法管辖区的审批流程。公司可以通过利用像 Cellbase 这样的平台为这些变化做好准备，这些平台提供对多个市场的法规趋势和供应商能力的洞察。

在流程早期与监管机构接触仍然是成功的关键因素。通过将这种积极的方法与通过专业平台促进的稳固供应商关系相结合，公司可以更自信和高效地应对日益复杂的监管环境。

结论

在培养肉类的支架材料方面满足监管标准需要针对每个地区的具体规则采取专注的方法。美国的FDA、欧盟的EFSA和英国的食品标准局等机构强调安全性、成分准确性以及完全没有有害污染物的重要性。

为了合规，公司必须提供详细的文件，包括毒理学报告、过敏性评估以及至少三个不连续生产批次的数据[2]。合成聚合物由于相对较新，需要更严格的测试，而像纤维素和海藻酸盐这样的天然材料通常具有已建立的安全记录的优势。使用具有经过验证的监管历史的材料可以帮助简化审批过程。 除了满足安全和成分要求外，提交过程本身可能很复杂。成功往往取决于与监管机构的早期合作，并从一开始就提交准备充分的申请。 像 Cellbase 这样的平台在这一领域发挥着关键作用，将培养肉类公司与提供必要监管文件的可信供应商连接起来。这有助于简化合规性，并简化企业在应对该行业独特挑战时的采购过程。

随着监管框架的发展，包括更大的透明度和市场后监测，公司必须保持灵活性。使用植物基和成熟材料的趋势反映了监管偏好以及在遵循安全标准的同时平衡可负担性和可扩展性的需求。

常见问题

公司在满足培养肉生产中支架材料的监管标准方面面临哪些挑战？

培养肉行业的公司经常面临着导航支架材料复杂的监管标准的挑战。满足美国FDA或欧洲EFSA等框架的要求绝非易事，尤其是在涉及额外的地区或国家特定规则时。这些框架通常对材料安全、生物相容性和环境考虑有不同的期望，这为旨在全球范围内运营的企业增加了复杂性层次。

其中一个最大的障碍是缺乏统一的全球标准。测试方法、文档和审批流程的差异迫使公司投入大量时间和资源以满足多重监管要求。除此之外，了解不断变化的法规至关重要，因为培养肉行业正在迅速发展，合规要求也在不断变化。

合成聚合物与天然材料在培养肉生产中用作支架的监管审批有哪些关键区别？

培养肉生产中支架材料的监管审批因材料是天然还是合成而异。

天然材料，如胶原蛋白或海藻酸盐，来自生物来源，必须经过严格测试以确保其安全、生物相容性和质量一致性。监管机构还可能要求提供这些材料不含污染物和过敏原的证据，增加了另一层审查。

合成聚合物，为特定用途而设计，提供了对结构和耐久性等特性的更多控制。然而，监管机构通常要求提供有关其化学成分、潜在毒性和长期安全性的详细信息，然后才批准其用于与食品相关的应用。

天然和合成材料都必须符合美国FDA和欧洲EFSA等权威机构制定的法规。这些要求是根据材料的特定属性和预期用途量身定制的，因此彻底的测试和详细的文档记录对于获得批准至关重要。

为什么在培养肉生产中，早期与监管机构的接触对于支架材料的批准很重要？

早期与监管机构的合作在确保用于培养肉生产的支架材料符合安全和合规标准方面起着关键作用。在开发的早期阶段与FDA或EFSA等机构接触，可以让公司了解具体要求，提前解决潜在问题，避免不必要的延误。

这种以合作为驱动的策略有助于简化审批流程，确保支架材料既安全又符合地区和国际法规。这也建立了信任和开放性，这对于成功将培养肉产品推向市场至关重要。

相关文章

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"

洞察 & 新闻

查看全部
  • Reducing Scaffold Costs in Cultivated Meat

    Reducing Scaffold Costs in Cultivated Meat

    Scaffold costs are one of the biggest obstacles to making cultivated meat affordable. Currently, scaffolds often account for a large portion of production costs, with cultivated meat priced at around...

  • Predictive Modelling for Bioprocess Troubleshooting

    生物工艺故障排除的预测建模

    预测建模正在通过在问题升级之前识别过程问题来改变培养肉的生产。通过分析历史和实时数据，这些模型帮助操作员在细胞生长、分化和成熟等关键阶段保持最佳条件。这种主动的方法减少了失败，提高了产量，并确保了产品质量的一致性。 关键要点： 容易出现问题的阶段：营养耗尽、氧气短缺和剪切应力是常见风险。 模型类型：机械模型、数据驱动模型和混合模型提供了针对故障排除的定制解决方案。 好处：早期故障检测、精确的根本原因分析和持续的过程优化。 数据需求：来自在线传感器和离线检测的高质量、多样化数据集至关重要。 技术：像PCA、PLS和数字孪生这样的工具可以增强预测和过程控制。 预测建模是一种数据驱动的解决方案，用于解决培养肉生产中的挑战，提供更好的一致性和运营效率。 培养肉生物过程故障排除的预测建模框架 200: 掌握质量设计：从产品失败到生物制品CMC商业成功 预测建模的数据要求 创建准确的预测模型取决于在生物过程中收集的数据的质量和范围。没有详细的数据集，模型无法预测故障或提高性能。必须捕捉生物反应器内的物理条件和细胞的生物行为。这个基础对于有效准备数据和应用建模技术至关重要。 培养肉类生物加工中的数据来源 预测模型依赖于两个主要数据来源：在线传感器和离线检测。 在线传感器持续监测实时参数，如pH值、溶解氧（DO）、温度和压力。一些先进的平台，如Sartorius ambr系统，甚至使用拉曼光谱法来跟踪葡萄糖水平、活细胞密度和代谢物[2][3]。这些传感器提供高频数据，捕捉生物反应器内发生的微小变化。 另一方面，离线检测在特定时间间隔提供精确测量。技术如HPLC或ELISA用于评估代谢物浓度（e.g，乳酸和氨）、细胞活力和产品滴度。虽然这些需要手动采样和实验室工作，但它们提供的精确度是在线传感器可能无法始终实现的[2][3]。元数据，如进料策略和设定点，有助于解释传感器数据。例如，将拉曼光谱数据与进料曲线结合，可以让多变量模型预测关键质量属性，如最终滴定度。这使得模型预测控制系统能够实时调整生物过程参数[2][3]。这种方法增强了模型解决问题和优化性能的能力。 一旦数据被收集，就必须仔细处理以确保其能够做出可靠的预测。 数据预处理技术 原始生物反应器数据很少能直接用于预测建模。在准备过程中需要几个预处理步骤： 归一化确保变量被缩放到可比较的范围。例如，它可以防止像细胞密度（通常具有较大值）这样的参数掩盖像pH值这样的小规模变量。此步骤对于偏最小二乘法（PLS）等算法尤为重要[3]。 异常值检测识别并去除由传感器噪声、采样错误或临时干扰引起的异常。通常使用统计阈值或基于PLS的方法来排除这些异常值，防止它们影响预测[3]。 插补填补缺失的数据点。像回归插补（IBR）这样的技术利用参数之间的相关性——例如葡萄糖和乳酸水平——来估计空缺。如果缺少DO数据，模型可以根据pH值和葡萄糖之间的关系预测它，从而保持数据集在实时预测中的可靠性[3]. 时间对齐同步可能不自然匹配的数据流。例如，连续的pH值读数需要与特定间隔进行的代谢物检测结果对齐。使用动态时间规整或线性插值等方法来确保正确对齐[3]. 管理生物变异性 生物变异性是培养肉生产中最大的挑战之一。细胞系的差异、遗传漂移以及对营养短缺的不同反应导致批次之间的生长速率和代谢物谱不一致[2][4][6]。这种变异性会显著影响预测的准确性。例如，如果模型未设计为考虑细胞系或生产规模之间的差异，活细胞密度的预测可能会大相径庭。 为了解决这个问题，生产者应收集多样化的历史数据集，涵盖多个细胞系、培养基成分和生物反应器规模。多变量统计过程控制（MSPC）可以通过将变异性分解为系统性和随机成分来帮助模型区分正常波动和实际问题[3][4][6]。 另一个有效的解决方案是使用混合模型。这些模型结合了机械知识——如细胞生长的Monod动力学——与数据驱动的方法。这种混合方法使模型能够捕捉到可预测的生物过程和纯粹机械模型可能遗漏的不可预测变化[3][4][6]。此外，采用具有明确、无动物成分配方的无血清培养基有助于标准化营养成分。这减少了变异性，从而产生更一致的数据和更可靠的预测模型[1]。 生物过程故障排除的建模技术...

  • Cost Analysis: Scaling Cell Lines for Bioreactor Cultivation

    成本分析：细胞系扩增用于生物反应器培养

    用于培养肉生产的细胞系扩展取决于选择合适的生物反应器系统。由于资本投资、运营费用和可扩展性的差异，搅拌罐、波动和固定床生物反应器的成本差异显著。以下是您需要了解的内容： 搅拌罐生物反应器：适合大规模生产悬浮细胞系。前期成本高（£20,000到数十万英镑），但可扩展性已被证明（高达25,000升）。连续灌流方法可将每克成本降低45%。 波动生物反应器：经济实惠的起点（初始成本比搅拌罐系统低50-66%）。适合小到中等规模，但超过1,000升时有限制。消耗品成本（e.g., 每个一次性袋子£500–£5,000）增加了长期费用。 固定床生物反应器：适用于贴壁细胞，在大规模生产中提供最低的每剂成本（800升时每剂£6,800）。初始投资高，但在降低下游处理成本方面效率高。 快速比较 生物反应器类型 资本成本 单位成本 可扩展性 最佳用途 限制 搅拌罐 £20,000+ £122/g 高达25,000升 大规模悬浮细胞 高初始和运营成本 波浪式 £13,000–£330,000 £67–£153/g 高达1,000升 试点规模，灵活设置 高耗材成本，规模有限 固定床 更高的前期成本 £6,800/剂 较小的单元，高密度 贴壁细胞，成本效益长时间的工艺流程，高昂的初始费用 关键要点：搅拌罐系统在大规模生产中占主导地位，而波动式生物反应器则是早期阶段工作的理想选择。固定床系统在贴壁细胞系的成本效率方面表现出色。选择取决于生产规模、细胞系特性和预算限制。...

  • Scaffold Biocompatibility: Testing Protocols

    支架生物相容性：测试协议

    支架生物相容性 对于培养肉生产至关重要。支架必须支持细胞粘附、生长和分化，同时安全可食用。它们应降解为无害的副产品，不留下不可食用的残留物。监管标准要求符合 ISO 10993 医疗器械协议 和 英国/欧盟食品安全法。以下是您需要了解的内容： 关键测试领域： 细胞毒性：材料必须显示超过 70% 的细胞活力（ISO 10993-5）。 降解性：支架必须安全降解为可食用的成分。 机械性能：刚度、孔隙率和耐久性对于细胞生长至关重要。 材料类别： 天然聚合物（e.g，海藻酸盐、大豆蛋白）：由于已建立的食品用途，较容易获得监管批准。 合成聚合物：根据新型食品法规需要详细的安全数据。 去细胞化ECM：动物来源的支架需要对过敏原和病原体进行彻底测试。 监管重点： 支架必须符合ISO 10993标准，符合新型食品评估，并确保对人类食用的安全性。测试包括细胞毒性、过敏性和降解产物分析。 实际应用： 开发者应将生物相容性数据与机械和结构指标结合，以优化支架性能。像Cellbase这样的平台有助于将经过验证的支架与生产需求相匹配。 本文提供了关于培养肉生产中支架的测试协议、监管要求和材料选择的详细指南。支架生物相容性的监管标准 适用的测试标准 监管标准已建立明确的测试协议，以确保用于培养肉生产的支架的安全性和生物相容性。这些支架必须符合 ISO 10993 医疗器械标准和食品安全法规的要求[6][3][4]。这种双重要求的产生是因为支架不仅作为生物材料支持细胞生长，还需要作为最终产品的一部分安全食用。 ISO...

  • Selecting Sensors for Cultivated Meat Bioreactors

    选择用于培养肉类生物反应器的传感器

    在生产培养肉时，维持精确的生物反应器条件至关重要。传感器监测关键参数，如温度（37°C）、pH值（6.8–7.4）、溶解氧（30–60%）、CO₂（<10%）、葡萄糖、生物量和代谢物，以确保细胞健康和产品质量。传感器性能不佳可能导致批次浪费、质地不一致和产量降低。 您需要了解以下内容： 温度和pH传感器：电阻温度检测器（RTD）和玻璃或ISFET pH传感器在维持严格公差方面可靠。 溶解气体：光学传感器适用于一次性系统中的氧气和CO₂，而电化学传感器耐用但需要维护。 营养物和生物量：酶生物传感器或光谱方法可跟踪葡萄糖、乳酸和氨。电容传感器实时测量活细胞密度。 生物反应器兼容性：搅拌罐、波动系统和灌流设置需要根据规模、无菌性和监测需求量身定制的传感器解决方案。 关键要点：根据精度、灭菌兼容性和生物反应器类型选择传感器。像Cellbase这样的平台通过为培养肉行业提供精选选项来简化采购。 传感器能否降低与培养肉相关的成本？ 培养肉生物反应器中需要监测的关键参数 在培养肉生产中，七个关键变量在生物过程中的作用至关重要：温度、氧气、二氧化碳、pH值、葡萄糖、生物量和代谢物 [4]。这些因素中的每一个都直接影响细胞健康、增长和最终产品的质量。自动化系统旨在响应任何偏差，实时调整条件以维持细胞培养的理想环境。让我们深入了解细节，从温度和pH值开始。 温度和pH值 温度和pH值是细胞培养的基石，因为它们直接影响酶活性、膜稳定性和细胞周期进程。对于大多数用于培养肉类的哺乳动物细胞——如牛、猪和禽类细胞系——温度通常维持在约37°C，公差范围为±0.1–0.3°C [4][5]。即使是超出此范围的微小波动也会严重影响细胞的存活率和生长速度。 pH值是另一个关键因素，通常控制在6.8到7.4之间 [4][5]。在制药级工艺中，pH容差更窄 - ±0.05–0.1单位 - 以确保在较长时间内细胞的最佳存活率和生产力[2][4][5]。在高密度培养中，保持如此精确的控制尤为重要。 pH不是一个孤立的参数；它与其他变量相互作用。例如，溶解的CO₂形成碳酸，从而降低pH，而乳酸积累也会使pH下降。相反，氨的积累会使pH上升[4][5]。为了管理这些波动，策略通常结合通过优化曝气去除CO₂、添加碱如碳酸氢钠，以及定制的饲养方案以最小化乳酸和氨的形成[4][5]。温度进一步使问题复杂化，因为它影响气体溶解度。例如，较高的温度会降低氧气溶解度，使得在37°C时溶解氧的控制更加具有挑战性。这强调了精确传感器放置的重要性[4]. 溶解氧和二氧化碳 溶解氧（DO）对于细胞代谢和有氧呼吸至关重要。大多数动物细胞培养将DO维持在空气饱和度的30–60%，尽管确切的范围取决于细胞系，并在工艺开发过程中进行微调[4][5]。低于20%的水平可能导致缺氧并停止生长，而接近100%的水平可能导致氧化应激[4][5]。溶解CO₂（dCO₂）水平通常保持在气相中的5–10%以下，以防止细胞内酸化[4]。生物反应器的设计在管理溶解氧和溶解CO₂方面起着重要作用。例如，搅拌罐反应器比波动系统提供更好的氧气传递和气体混合，允许在更大规模上进行更严格的控制。另一方面，波动生物反应器在高填充体积时常常面临CO₂积聚的挑战[3][6]。灌流生物反应器在高细胞密度下运行，由于其高氧气消耗和CO₂产生，要求精细的控制。通常使用多气体入口、微泡曝气或膜曝气等技术[3][4][5]。DO通常使用以下三种传感器类型之一进行监测：电化学、光学或顺磁性[5]。电化学传感器成本效益高，但会消耗氧气并可能随时间漂移。光学传感器依赖于氧敏染料，不消耗氧气，非常适合一次性生物反应器，长期稳定性更好[2][5]。 对于CO₂，监测选项包括Severinghaus型电化学传感器、光学dCO₂传感器或间接方法，如废气分析和pH相关性[4][5]。光学dCO₂传感器与一次性生物反应器兼容，允许在线操作，但往往更昂贵且操作范围较窄[4][5]。营养水平和生物量 葡萄糖、乳酸和氨等营养物质的特征提供了关于细胞生长和压力水平的宝贵见解。监测这些指标有助于确定细胞是否处于生长阶段、经历营养限制或处于压力状态，从而进行及时调整，如喂养或培养基更换[4][5]。这些分析物可以通过在线、旁线或离线方法进行跟踪，先进的系统采用红外光谱同时监测多个变量[4]。 葡萄糖的常见策略是将水平维持在目标范围内，例如1–4 g L⁻¹，通过在水平下降时启动或调整进料速率[4][5]。乳酸水平通过减少葡萄糖浓度或在检测到积累时改变喂养模式来控制。对于氨水，特别是在较高pH值下有毒，当超过阈值时，实施部分培养基交换或增加灌流速率[4][5]。 使用电容（介电常数）传感器、光密度探头、成像系统或自动细胞计数器等工具监测生物量和活细胞密度...

  • Process Monitoring in 3D-Printed Scaffold Fabrication

    3D打印支架制造中的过程监控

    3D打印支架是培养肉生产的基础。 这些结构为细胞生长成肌肉和脂肪组织提供了框架，模仿了传统肉类的质地。然而，即使是支架制造中的小缺陷——如不均匀的层或空隙——也可能影响其强度和功能。 以下是您需要了解的内容： 像PLA和PCL这样的材料 因其食品级质量和可定制的特性而被广泛使用。 打印参数很重要。 喷嘴温度、打印速度和材料进料率直接影响支架质量。 实时监控（e.g., 温度和压力传感器）和打印后检查（e.g., 微CT扫描）确保支架符合严格标准。 可追溯性和文档记录 对于合规性至关重要，将每个支架与其原材料和制造数据连接起来。 自动化和人工智能工具 通过在生产过程中动态调整参数来提高一致性。 本文提供了每个阶段的过程监控详细指南 - 材料准备、打印机设置、过程控制和打印后评估。还强调了像OCT和机器学习这样的工具如何提高支架的可靠性。 关键要点： 一致的监控和文档记录对于生产符合安全和性能标准的高质量支架是不可或缺的。3D细胞培养自报告支架 | 协议预览 材料准备和质量控制 用于培养肉类生产的支架质量在很大程度上依赖于原材料的精确准备和控制。无论是处理像PCL和PLA这样的食品级聚合物、生物墨水，还是复合混合物，这些材料都必须符合精确的规格，以确保它们在打印过程中表现一致。如果没有仔细的准备和严格的质量控制，即使是最先进的3D打印机也难以生产出符合工艺机械、生物和结构要求的支架。 原料组成和特性 每批原料都必须经过彻底检查，以确保其在打印和细胞培养过程中表现如预期。该过程的一个关键部分是流变学特性表征。对于生物墨水和聚合物熔体等材料，了解它们在喷嘴剪切力下的流动行为至关重要。振幅和频率扫描等技术有助于定义线性粘弹性范围，并确认材料在挤出后保持其形状。流动曲线揭示了剪切变稀行为，这对于支架材料是理想的——在喷嘴压力下变稀，但在沉积后迅速恢复粘度，确保形成干净的线条和牢固的层粘附。 在实际打印温度下进行流变学测试至关重要（e.g，例如PLA为200°C），以建立可接受的参数，如粘度、屈服应力和模量值。任何超出这些阈值的批次都应被拒绝或重新配方，因为即使是轻微的粘度变化也会显著影响丝径、孔隙几何形状和机械性能，如杨氏模量。对于复合系统，固体含量和粒度分布同样重要。例如，在用羟基磷灰石增强PCL以改善机械性能时，陶瓷颗粒必须大小均匀且分散良好。激光衍射或显微镜等工具可以评估粒度分布，并设定上限以防止喷嘴堵塞。关于PCL/羟基磷灰石支架的研究表明，材料成分、温度和打印速度的变化可以显著改变线条宽度和孔隙几何形状，从而影响机械强度和细胞相容性[1]。即使是微小的缺陷，如空隙或不均匀的线条，也会显著降低压缩模量[1]。 水分含量是另一个常见问题。像PLA这样的吸湿性聚合物容易吸收水分，在加热时导致水解降解。这导致了较低的粘度、气泡形成和支架的弱化[2]。为减轻这种情况，材料应预先干燥，存放在带有干燥剂的密封容器中，并使用可靠的方法如卡尔费休滴定法进行监测。设定严格的湿度阈值是至关重要的。 对于培养肉的应用，灭菌和生物相容性是不可妥协的。支架必须无微生物污染和内毒素，以支持哺乳动物细胞的生长。灭菌方法——如伽马辐射、紫外线照射、过滤或高压灭菌（如果聚合物允许）——应经过验证，并定期进行内毒素检测。在英国和欧洲，遵循ISO 10993生物相容性标准是一个明智的做法，即使在早期研究阶段也是如此。所有测试方法、批次详情和结果都应在集中数字系统中详细记录。支架不仅必须促进细胞生长，还必须符合食品安全标准。 内部检查清单可以及早发现问题。这可能包括对变色或颗粒的目视检查、生物墨水的pH值测量，以及使用手持流变仪进行快速粘度测试。打印网格或简单晶格等基准几何形状也可以揭示线条均匀性或层粘附性的问题。为这些测试建立明确的通过/失败标准，并保持记录以随时间监测材料质量趋势。...

  • Analysing Surface Functionalization for Cultivated Meat

    分析培养肉的表面功能化

    表面功能化是培养肉生产中的关键过程，专注于修改支架表面以改善细胞的附着、生长和发育成组织。通过定制表面特性如化学性质、电荷和纹理，生产者可以增强细胞的粘附、排列和分化——这些是创建结构化肉类产品的关键步骤。这种方法支持开发更厚、更有结构的切块，具有更好的质地，同时满足食品安全要求。 关键点包括： 定义：表面功能化在不改变支架核心材料特性的情况下修改其表面。 重要性：改善的细胞附着和生长可带来更好的产量、质地和可扩展性。 方法：使用等离子处理、蛋白质涂层和肽接枝等技术。 分析工具：SEM、AFM、XPS和生物测定等方法验证了改造的有效性。 挑战：在确保食品安全和成本效益的同时，将这些方法扩展到商业生产。 表面功能化正在塑造培养肉行业，帮助生产商优化生产流程、降低成本，并提供符合消费者期望的高质量产品。 David Kaplan博士：使用组织工程培育培养肉 评估表面功能化的分析方法 在修改支架表面后，研究人员需要确认这些变化是有效的，并能产生预期的生物学结果。这个过程涉及物理、化学和生物技术的混合，每种技术都提供了独特的见解，了解这些改性如何影响培养肉生产中的细胞行为。 主要目标是验证功能基团、涂层或表面纹理的存在；评估这些改性在培养条件下的均匀性和稳定性；并将表面特征与可测量的结果联系起来，如细胞附着、扩散和分化。使用强大的分析方法还可以让研究人员比较不同的支架材料和处理方法，简化可扩展的食品级产品的开发。 对于英国的培养肉开发者，将这些技术纳入支架开发可以减少试错，加速从实验室原型到市场就绪产品的过渡。工具如 Cellbase 可以通过将研究人员与提供定制分析服务、参考材料和设备的供应商连接起来，协助满足培养肉生产的特定需求。以下是用于评估这些修改的关键方法。 表面表征技术 物理表征方法有助于揭示支架的地形、结构和微观及纳米尺度的机械性能，这对于塑造细胞与表面相互作用的方式至关重要。 扫描电子显微镜 (SEM)是一种广泛使用的技术，用于可视化支架结构。它提供孔结构、纤维直径和表面粗糙度的高分辨率图像，有助于确定支架是否支持营养扩散和肌肉纤维对齐。对于培养肉应用，扫描电子显微镜（SEM）需要仔细的样品准备，包括干燥和涂层技术，以保持支架的结构。研究人员使用放大倍率来捕捉整体孔隙网络和更精细的表面细节，提供支架地形的全面视图。 原子力显微镜（AFM）通过在支架上扫描细探针来测量纳米级表面特征和刚度。与SEM不同，AFM可以在液体或水合条件下操作，更好地模拟细胞在生物反应器中经历的环境。通过使用力-距离曲线等方法，研究人员可以收集粗糙度和弹性模量的数据——这些是肌肉和脂肪细胞培养的关键因素。例如，肌肉细胞对刚度信号有反应，弹性模量在10–100 kPa之间促进肌肉分化。AFM提供了用于微调支架机械和化学特性以适应培养肉生产的基本数据。接触角测量 通过在支架上放置一滴水或细胞培养基并测量液固界面形成的角度来评估表面润湿性。较低的接触角表示亲水表面，而较高的角度则表明疏水性。功能化处理后的接触角变化表明表面化学性质是否已成功改变。例如，等离子体处理或添加亲水基团通常会降低接触角，从而改善蛋白质吸附和细胞附着。这些测量通常在平坦的支架样品如薄膜或片材上进行。 这些技术共同帮助研究人员确认功能化已实现所需的物理和机械变化，同时不损害支架的结构完整性。这对于植物基聚合物、水凝胶和可食用纤维等材料尤为重要，因为保持与食品相关的加工和结构稳定性至关重要。 化学分析方法 虽然物理方法侧重于结构和地形，化学分析则确认预期的功能基团、涂层或生物活性分子是否存在并在时间上保持稳定。 X射线光电子能谱（XPS）用于检查支架表面的元素组成和化学状态。通过检测在X射线照射下发射的光电子，XPS可以验证功能基团如胺基、羧基或接枝肽的成功引入。对于培养肉支架，这项技术确保功能化策略是食品安全的，在生物反应器条件下稳定，并支持蛋白质吸附以增强细胞粘附。例如，如果支架经过处理以引入胺基，XPS可以确认氮的存在及其预期浓度和化学状态。 傅里叶变换红外光谱（FTIR）通过检测特定的吸收带来识别体积和近表面功能基团，因为红外光与支架相互作用。该技术作为分子指纹，确认聚合物、交联剂和生物活性化合物的存在，同时监测灭菌或培养后的化学变化。例如，如果支架涂有蛋白质或肽，FTIR可以检测指示成功涂层的酰胺带。它还可以揭示灭菌方法如高压灭菌或伽马辐照是否改变或降解了功能基团。XPS和FTIR共同提供互补的见解：XPS专注于细胞初始接触的最外层表面，而FTIR则提供支架整体化学成分的更广泛视角。这种组合对于优化功能化协议特别有用，确保表面改性足够密集并在细胞培养过程中保持稳定。 一个典型的工作流程可能从FTIR和XPS的化学确认开始，然后是SEM和AFM的结构验证。接触角测量可以用于评估润湿性变化。这种综合方法使研究人员能够在小规模上测试多种配方，然后将有前途的候选者推进到更耗资源的生物学测定中。一旦验证了支架的物理和化学性质，生物学测定将验证其对细胞性能的功能影响。细胞相容性的生物测定 虽然物理和化学分析提供了有价值的数据，但生物测定最终决定了细胞对功能化支架的反应。这些测试测量细胞的附着、活力、增殖和分化，将支架特性与组织发育联系起来。...

  • Mechanical Properties of Edible Scaffolds: Key Metrics

    可食用支架的机械性能：关键指标

    可食用支架对于培养肉的生产至关重要，它们塑造组织生长并影响最终产品的质地。其机械性能——如刚度、孔隙率和降解速率——在培养和烹饪过程中影响细胞行为、营养流动和结构完整性。本文分解了有效评估可食用支架所需的关键指标： 抗压强度：支持细胞生长并防止坍塌。理想模量：10–100 kPa。 拉伸性能：模拟肌肉质地；像玉米醇溶蛋白和明胶这样的材料可以提高弹性。 孔隙率：确保营养流动和废物清除。最佳孔径：50–200 µm。 降解速率：支架寿命应与培养时间一致，通常为2–4周。 防水性：控制膨胀并确保在水环境中的稳定性。 采购团队应优先考虑详细的测试数据，如杨氏模量、降解曲线和生物相容性指标。像 Cellbase 这样的平台通过将生产商与提供经过验证材料和透明文档的供应商连接起来，简化了采购过程。选择合适的支架可确保一致的质量并支持可扩展的生产。 弹簧如何帮助我们再生 | 生物材料的刚度 评估可食用支架的关键机械性能 在评估可食用支架时，必须测量影响细胞生长和最终产品整体性能的特定机械性能。抗压强度和模量 压缩测试评估支架在变形前能承受多少负载。这对于支持细胞增殖和分化至关重要。10–100 kPa范围内的压缩模量与天然肌肉组织非常接近，确保支架在成熟过程中保持其结构，同时促进有序的肌肉纤维生长[2]。 如果支架太软，可能会在生长细胞的重量下坍塌，破坏组织形成。另一方面，过度的刚性会阻碍自然的细胞运动和分化。这种平衡也影响支架在切片和烹饪过程中的表现[2]。 为了增强机械强度和韧性，通常采用加固技术。例如，使用与4%胶原蛋白和30 U/g转谷氨酰胺酶交联的对齐多孔支架，通过冰模板定向冷冻干燥创建，提供了改进的稳健性[3]。额外的材料，如纳米纤维素和基于蛋白质的交联剂，可以进一步提高刚度、韧性和凝聚力[2]。 虽然压缩性能至关重要，但拉伸强度和弹性对于复制天然肌肉的质地同样重要。 拉伸强度和弹性 拉伸性能衡量支架抵抗拉伸的能力，这直接影响其质地和口感[2]。为了让可食用支架提供真实的培养肉体验，它们必须模仿这些特性。添加玉米醇溶蛋白可以提高弹性，而明胶提供有助于细胞附着的生物活性基序。然而，仅靠明胶可能缺乏稳定性。将明胶与琼脂按4:1的比例结合，提供更平衡的解决方案，提供刚度、稳定性和增强的细胞附着力[3]。 除了强度和弹性，孔隙率在促进营养扩散和细胞迁移方面起着关键作用。 孔隙率和孔径分布 孔隙率决定了营养物质、氧气和废物通过支架扩散的有效性。50–200 µm的孔径是维持细胞在有效氧气质量传递限制内的理想选择[2][4]。 互连的孔隙对于实现细胞迁移和营养流动至关重要。孔隙过小会限制运动，而大于200 µm的孔隙则有助于质量传递和渗透[2][4]。...