A について固定ベッドバイオリアクター(通常は"ア"とも呼ばれます)パックベッドのバイオリアクター) は,生体細胞,微生物バイオフィルム,または動じない酵素である可能性のある活性生物触媒が物理的に固定または固定されている生物学的生産容器です.固体マトリックス層液体栄養介質または基板ガスは,この固定されたキャリアパッキングベッドを通って継続的にポンプされます.
細胞がブルーフの中で自由に渦巻く 懸垂細胞システムとは異なり 固定ベッドの配置は 生物学的原体がしっかりと 固定されているようにします移動中の液体と固定されたバイオマスの間のこの明確な分離は,継続的な高速処理を可能にします繊細な細胞型を機械的ストレスから保護し,下流の遠心分離を必要とせずに,明らかにした,細胞のない製品ストリームを収穫することができます.
固定床システムのベースライン性能は,液体流体動力学と静的包装介質の幾何学的相互作用によって決定されます.
キャリアパッキングは,水力荷重下で高い構造的整合性を維持しながら最大限の内部表面面積を提供する必要があります.一般的な産業用メディアの選択には以下が含まれます:
マクロポーラスセラミック・ビーズ&シンターガラス:高圧縮強度と 蒸気消毒のための例外的な熱安定性を提供します
繊維型ポリウレタンフームまたは非織物マイクロファイバーシート:高密度透析培養中に脆弱な哺乳類細胞を保護する高度に相互接続された空白空間を提供すること.
天然アルギナートまたはキトザンヒドロゲルビーズ:純粋な酵素変換や敏感なマイクロエンカプスレーションに好ましい
生物学的反応の密度とガス生成プロファイルに基づいて 流体の経路を構成します
同流下流:液体は上部のドームから入り,重力によって下に移動する.ガス相が生成されない単純な液体固体催化変換に理想的です.
アップフロー設定:この上向きの押しは,包装床が完全に浸水し,乾燥したチャネルの形成を防止します.簡単に代謝ガスバブル ($CO_2$) を洗い流します..
容器のレイアウトを正しく指定するために,プロセスのチームは,固定ベッドが他の主要産業用バイオリアクターアーキタイプと比較してどのように機能するか分析します.
| 性能パラメータ | 固定ベッド/パックベッド (FBB) | 流体化ベッドバイオリアクター (FBBR) | 混ぜたタンク反応器 (STR) |
|---|---|---|---|
| バイオマスの物理状態 | 厳格に静止 (静的層) | 動的に吊るされている (拡張ベッド) | 自由流通する (均質) |
| 切断ストレスの暴露 | 極低 (毛穴に遮られ) | 低度から中等度 (粒子の摩擦) | 高さ (刃の端に位置する) |
| リスクのプラグインとチャネリング | 高度 (バイオマスの蓄積が毛穴を狭める) | 非常に低い (膨張した粒子は自己浄化) | ゼロ (全流体分散) |
| 質量移転効率 | 低度から中等度 (拡散が限られている) | 高度 (騒動的な境界層) | 優れた (機械動力による) |
| 主要なスケーラビリティ フォーカス | 圧力の低下を防止するための側面比の制限 | 流体化速度とポンプヘッド圧 | インペラー端の速度とガスの保持 |
高容量生産性この容器は 伝統的なバッチシステムより 10~100倍高いバイオマスの密度を達成できます
切断のないパルフュージョン加工:哺乳類や昆虫の細胞は 頑丈な細胞壁がなく 機械的なミキサーによって 簡単に破裂します 固定床は この脆弱な細胞を マトリックス構造の毛穴の中に 完全に遮っています長期にわたる連続注入処理を許可する数ヶ月.
単純化された下流処理 (DSP):生物質が床に閉じ込められているため 容器から流出する排水液は 固有の予備浄化です耐磨性の高い産業用遠心機や浄化前の膜フィルタリング装置.
拡散と傾斜の障壁液体が密度の高い固定床を通り過ぎると,栄養素と溶けた酸素 (DO$) は生物質の初期層によって枯渇する.列が長くなった場合,出口ゾーン近くで重度の栄養不足と有毒な代謝物質の蓄積を引き起こす可能性があります..
圧縮とチャネリング:時間が経つにつれて 細胞の急速な複製は 粒子の間の隙間を過剰に増殖させます圧力が急上昇し,内部圧力が低下する (エルグン方程式生物質の大きな部分にアクセスができないようにする.
固定ベッドのバイオリアクターは,圧縮したり,衛生的な死区を作り出すことなく,持続的な内部水力圧を処理しなければならない.
オステニティスステンレス鋼 (SS316L):バイオ医薬品の生産のための最終的な標準 (例えば,モノクロン抗体,ウイルスベクター).内部の湿った表面は,厳格な機械磨きと電極磨きを受け,表面の仕上げがR.4黙ってろ
ガラスから鋼に溶融した (GFS) & 先進複合材料:産業用ガス洗浄,揮発性有機化合物 (VOC) のバイオフィルター,市用窒素化バイオフィルターなどの大規模な環境操作に広く使用されています.高い柱に必要とされるボルト付き鋼板の巨大な構造強さをGFSが提供します化学的腐食や 生物学的スケーリングに耐える滑らかなガラス内膜を組み合わせています
船舶の認証:すべての圧縮固定ベッドユニットは,標準的な産業用圧力容器の要求事項に厳格に準拠して設計され,追跡され,スタンプされなければなりません.ASME第8節第1部地域的な対応法としてPED.
生物学的製品のための連続注射システムを 設計していますか?特定のパッキングマトリックスを通して正確な質量移転係数と許容される圧力低下を計算する必要がありますか?