생체 처리 원자로 는 무엇 인가? 원칙, 종류 및 산업용

핵심 질문에 답합니다.생체 공정 원자로 는 무엇 이며, 일반 화학 원자로 와는 어떤 설계 특징 이 구별 됩니까?바이오 프로세스 원자로 (바이오 원자로) 는 살아있는 세포를 재배하기 위해 설계된 용기입니다. 미생물 (박테리아, 효모), 포유류 (CHO, 하이브리도마),또는 정밀하게 조절된 온도 조건 (일반적으로 30~37°C) 에서, pH (6.5-7.5), 용해된 산소 (DO 20-30% 포화 이상) 및 영양 공급, 재조합 단백질, 단일 클론 항체, 백신, 유기산,그리고 바이오 연료화학 원자로와의 중요한 차이점은 무생성 (무생성) 작업의 요구 사항입니다:원자로는 예방 접종 전에 121-134도에서 깨끗한 증기로 15-30분 동안 살균되어야 합니다., 그리고 모든 후속 작업은 오염 미생물을 배제해야합니다. 주요 설계 매개 변수에는 볼륨 산소 전송 계수 (kLa, 일반적으로 0.01-0) 가 포함됩니다.3s^-1 에로빅 발효), 산소 분산을 위한 조화 시스템, 그리고 배치 사이의 신뢰할 수 있는 오염을 제거하기 위한 스테릴 인 포지션 (SIP) 인프라.

1생명 공학 원리

·**산소 전달 및 kLa:**에어로브 발효는 세포의 생존성과 제품 형성을 유지하기 위해 지속적인 산소 공급이 필요합니다.용량 산소 전달 계수 kLa (s^-1) 는 가스 거품에서 액체 매체로 산소 전송 속도를 정량화합니다., 임플러 입력 전력 (P/V = 0.5-5 kW/m^3) 및 가스 흐름 속도 (0.5-2.0 vvm) 에 의해 지배됩니다. 모노드 방정식 mu = mu_max * C_O2 / (K_O2 + C_O2) 는 용해 된 산소와 특성 성장 속도를 관계합니다.0의 결정적인 DO 수준.1-0.5mg/L 이면 성장은 산소 제한입니다.

·** 비생성 설계 및 SIP:**모든 습한 표면은 살균 가능하고 오염 물질을 포착하는 죽은 다리 (L / D < 3) 가 없어야 합니다. 원자로는 15-30 분 동안 121-134 ° C의 깨끗한 증기로 현장에서 살균 (SIP) 됩니다.,10^6의 불균형 보장 수준 (SAL) 을 달성합니다. 불균형 후 시스템은 입기를 막기 위해 불균형 공기 (0.05-0.1 MPa) 로 긍정적 압력을 유지하고 모든 먹이 (영양물질, 염기,반 köp) 를 통과합니다.0.2 마이크로미터의 살균 필터

·** 프로세스 모니터링 및 제어:**바이오프로세스 원자로는 DO (극기 또는 광학), pH (증기 살균 유리 전극), 온도 (RTD) 및 흐름을 측정하는 직선 센서를 구현합니다.첨단 시스템으로는 호흡량 (RQ) 을 측정하기 위한 방출 가스 질량 분광학 (off-gas mass spectrometry) 과 생존성 세포 밀도를 측정하기 위한 용량 탐사 (capacitance probes for viable cell density, VCD) 이 추가됩니다.; 이들은 생물학적 반응을 유지하기 위해 캐스카드 제어 (DO -> 조화 속도 -> 가스 흐름 -> 산소 부화) 를 통해 설정 포인트를 유지하는 제어 시스템에 공급됩니다.

2. 바이오 프로세스 원자로의 주요 유형

·**동동 탱크 발효기 (STF):미생물 발효를 위한 표준 바이오 반응기, 스테인리스 스틸 (316L) 용기, 3-4개의 러슈톤 터빈, 4개의 바프, 스파거 링, 그리고 자켓 냉각; 50~200개의 용량,인슐린을 포함한 제품, 시트릭산, 아미노산 및 재조합 단백질; E. coli 또는 효모와 함께 0.1-0.3s^-1의 kLa에서 50-150g/L 건조량의 세포 밀도를 달성합니다.

·** 포유류 세포 배양 바이오 반응기:**더 부드러운 혼합을 위해 설계되었습니다. 썰매 손상을 피하기 위해 1.5m/s 이하의 톱 속도), Rushton 또는 굽은 블레이드 임플러, 마이크로 버블 (100-500 미크로미터),이산화탄소 방출을 통해 pH 조절CHO 세포를 이용한 일종 항체 (mAbs) 및 재조합 단백질의 50-25,000 L의 부피로 10-30 x 10^6 세포/ml의 세포 밀도를 달성하고 2-10 g/l의 제품 타이터를 얻습니다.

·**일회용 바이오 반응기 (SUB):사전 살균 된 폴리머 (EVA 또는 PE) 필름 봉지, 융합된 흔들기 또는 조화와 함께 스테인리스 스틸 기기 안에 배치됩니다. SIP 검증 및 교차 오염 위험을 제거합니다.50~2개의 부피로,000 L; 임상 공급품 제조 및 급속한 전환 및 가벼운 청소 검증으로 팩 당 더 높은 소비 비용이 정당화되는 멀티 제품 시설에 널리 사용됩니다.

바이오 프로세스 원자로 유형 비교 행렬

자주 묻는 질문 (FAQ)

질문: 바이오 프로세스 원자로의 주요 기능은 무엇입니까?

A: 생체 공학 원자로에서는 살아있는 세포 (미생물, 포유류 또는 식물) 를 조절된 온도, pH, 용해된 산소,재조합 단백질을 포함한 생물학적 제품을 생산하기 위한 영양소 공급, 항체, 백신, 유기산 및 바이오 연료, 배양 기간 동안 무생각 작업을 보장하는 살균성 설계.

질문: 바이오 반응기 설계에서 kLa (산소 전달 계수) 가 왜 중요한가?

A: 에어로브 바이오 프로세스는 세포 호흡과 제품 형성을 위해 지속적인 산소 공급이 필요합니다. kLa는 가스 거품에서 액체 매체로 산소 전송 속도를 정량화합니다.그리고 kLa가 너무 낮으면, 배양은 산소 제한이 발생하여 성장 속도와 제품 수확량을 감소시킵니다. 전형적인 설계 목표는 미생물 세포 배양의 0.1-0.3s^-1과 포유류 세포 배양의 0.01-0.05s^-1입니다.

질문: 바이오 프로세스 원자로에서 불균형성은 어떻게 유지됩니까?

A: 원자로는 15-30분 동안 121-134°C의 깨끗한 증기로 살균됩니다.2 미크로미터) 공기모든 첨가물은 살균 필터를 통과하고 모든 표면은 미생물 오염을 방지하기 위해 위생 설계 (Ra < 0.8 미크로미터, 죽은 다리가 없습니다.)

질문: 일회용 바이오 반응기의 장점은 무엇입니까?

A: 일회용 바이오 반응기는 SIP 검증, 정화 검증 및 롯데와 제품 간의 교차 오염 위험을 제거하여 멀티 제품 시설에 대한 빠른 제품 전환을 가능하게합니다.하지만, 그들은 운영 규모를 2,000 리터로 제한하고, 스테인레스 스틸 바이오 반응기의 kLa와 일치 할 수 없으며, 유연성으로 정당화되어야 할 팩 당 더 높은 소비자 비용을 부담합니다.