Wat is een celcultuurreactor?

Het beantwoorden van de kernvraag:Wat is een celcultuurreactor en hoe onderhoudt deze levensvatbare zoogdierencellen bij hoge dichtheid voor biofarmaceutische productie?Een celcultuurreactor is een bioreactor die speciaal is ontworpen en geoptimaliseerd voor de kweek van zoogdiercellen (zoals Chinese Hamster Ovary [CHO], NS0,Het gebruik van de HEK293-cellen (of HEK293-cellen) of van insectencellen onder nauwkeurig gecontroleerde temperatuuromstandigheden (36In tegenstelling tot microbiële fermentatoren die werken met hoge roer snelheden en zuurstof overdracht snelheden, is het gebruik van micro-fermentatoren in de verwerking van zuurstof en zuurstofverbindingen een van de belangrijkste kenmerken van het gebruik van micro-fermentatoren.cellencultuurreactoren moeten zachte mengomstandigheden handhaven om door scheer veroorzaakte cellenbeschadiging te voorkomen en tegelijkertijd voldoende zuurstof en voedingsstoffen te leveren;.

1. Kernwerkingsprincipes van celcultuurreactoren

·** Design voor het mengen met een lage scheerkracht**Zoogdierencellen hebben geen stijve celwand en worden beschadigd door scheerspanningen van meer dan 200-300 dyne/cm2.6) bij lage snelheden (20-150 t/min), meestal axiale stroomontwerpen (marine impeller, elephant ear impeller) die gemiddeld scheerpercentages van 30 ‰ 100 s−1 genereren terwijl voldoende zuurstofoverdracht wordt gehandhaafd (kLa van 2 ‰ 15 h−1).

·**Oxygenecontrole opgelost**Zoogdiercellen verbruiken zuurstof met een snelheid van 0,5 5 × 10−12 mol / cel / uur. Bij celdichtheden van 10 30 × 106 cellen / ml is de zuurstofbehoefte 5 50 mmol / L / uur.Zuurstof wordt geleverd door middel van sparen (directe toevoeging van gas)DO wordt gehandhaafd bij 20~60% luchtverzadiging met behulp van een cascade-besturingslus die de gasstroom en de samenstelling (lucht, O2, N2, CO2) aanpast.

·** Perfusie en celretentie**Perfusiecelcultuur voedt voortdurend vers medium en verwijdert verbruikt medium terwijl cellen in de reactor worden vastgehouden met behulp van een celretentietoestel (alternerend tangentiële stroomfilter [ATF],spinfilterDit resulteert in celdichten van 50×200 × 106 cellen/mL 10×50 keer hoger dan bij een gevoerde partij, waardoor een 10x hogere volumetrische productiviteit mogelijk is in een kleinere reactor.

2. Belangrijkste soorten celcultuurreactoren

·** Bioreacteur voor celcultuur in een gerommelde tank**Roestvrij staal (316L) of een eenmalig zakjesysteem (50~2000 L) met een magnetische of mechanische agitator op de bodem.Uitgerust met multiparametercontrole (DO), pH, temperatuur, glucose/lactaat analysatoren) en CIP/SIP-capaciteit (voor roestvrij staal) of gamma-bestraalde zakken (eenmalig gebruik).

·** Bioreacteur voor celcultuur met gemengde golven**Een flexibele zak op een schommelplatform die door golven veroorzaakt wordt door vermenging en beluchting zonder schommelingen.de frequentie 15 ̊35 rpm) zorgt voor een lage scheerspanning (50 ̊150 s−1)Volumes van 10 ml tot 600 l, voornamelijk gebruikt voor de uitbreiding van de zaadketen en de vroege ontwikkeling.

·** Holle vezelcelcultuurreactor**Een cartridge met duizenden halfdoorlaatbare holle vezels (pore grootte 0,2 μm, oppervlakte 1 ‰ 10 m2).Cellen groeien aan de schelpzijde bij dichtheden tot 1 ̊5 × 108 cellen/ml terwijl media door het vezellumen stromen, die voedingsstoffen leveren en afvalstoffen verwijderen. wordt gebruikt voor de lange termijn (30~60 dagen) continue productie van monoclonale antilichamen en recombinante eiwitten in kleine hoeveelheden.

Celcultuurreactortypen Vergelijkingsmatrix

Vaak gestelde vragen (FAQ)

Waarom moeten celcultuurreactoren bij lagere scheerspanning werken dan microbiële fermentatoren?

Zoogdiercellen hebben geen starre peptidoglycancelwand, waardoor ze gevoelig zijn voor scheerbeschadiging door stuwkoppen, gasbelbreuk en vloeistofturbulentie.Scherstress van meer dan 200-300 dyne/cm2 veroorzaakt een breuk van het celmembraan en intracellulaire enzymvrijstellingMicrobiële cellen (bacteriën, gist) verdragen 10×100x hogere scheer omdat hun celwanden structurele stijfheid bieden.

Wat is perfusieselcultuur en hoe verschilt deze van een feedbatch?

Bij de cultuur van de gevoerde partij worden periodiek voedingsstoffen toegevoegd terwijl de partij in de reactor blijft tot de oogst (meestal 10·14 dagen), waarbij de celdichtheid 10·30 × 106 cellen/ml wordt bereikt.In perfusiecultuur, wordt het verse medium continu gevoerd, terwijl het verbruikte medium continu wordt verwijderd en de cellen worden vastgehouden door een filter of een afzettingstoestel,het handhaven van celdichten van 50 ‰ 200 ‰ 106 cellen/ml gedurende 30 ‰ 60 dagen met 5 ‰ 10 ‰ hogere volumetrische productiviteit.

Wat is de kLa-vereiste voor zoogdiercelcultuur?

Zoogdiercellen vereisen zuurstofoverdrachtsnelheden (kLa) van 2 ̊15 h−1, afhankelijk van de celdichtheid en de stofwisselingsactiviteit.Dit is aanzienlijk lager dan bij microbiële gisting (kLa van 50~300 h−1) omdat zoogdiercellen een lagere specifieke zuurstofopname hebben (0.5·5 × 10−12 mol/cel/uur tegenover 10·100 × 10−12 mol/cel/uur voor bacteriën).

Kunnen celcultuurreactoren worden gebruikt voor de productie van virale vaccins?

Ja. Zoogdiercellen (Vero, MDCK, HEK293) gekweekt in bioreactoren met gemengde tank (50 ∼2000 L) zijn het standaardplatform voor de productie van virale vaccins. De cellen zijn geïnfecteerd met een virus (griep,polioNa de infectie (37 dagen) wordt het virus geoogst, gezuiverd en geïnactiveerd.Eenmalige reactoren domineren deze toepassing vanwege de eisen inzake bioveiligheid.