Özel Biyo-reaktörler Nedir? Tasarım Seçenekleri, Malzemeler ve Kontrol

Özelleştirilmiş bir biyoreaktör nedir ve özelleştirme hücre kültürü ile mikrobiyal görev arasında nasıl farklılık gösterir?Hücre kültürü için özelleştirilmiş bir biyoreaktör, mikrobiyal fermantasyonda neredeyse hiç önemli olmayan dört kısıtlama etrafında tasarlanmıştır: Aşırı kesme hassasiyeti, birim hacme düşük oksijen talebi,sıkı fizyolojik kontrolMemeli hücreler, yaklaşık 1.5 m/s'den yüksek sürede hasar görür, bu nedenle gemiler, 0.01-0 güç girişi ile büyük çaplı eksenel hidrofoil kullanır.10 kW/m3 yerine 0Mikrobiyal servis için tipik olan 0,5-5 kW/m3. Çözümlü oksijen, hava doygunluğunun %20-50'sinde, pH ± 0 aralığında 6,8-7,4'te tutulur.05, 36,5-37,0°C sıcaklıkta ve 100-150 mmHg altında çözünmüş CO2.

1- Kırkım hassas ve yüksek yoğunluklu kültürler için tasarım seçenekleri

Hücre kültürü için özelleştirme dört alt sisteme yoğunlaşır. Her birinin ölçülebilir bir hedefi ve tanımlanmış bir arıza modu vardır:

• Düşük kesme karıştırma ve gaz aktarımı:Büyük çaplı eksenli bir hidrofoil veya D/T'de 0,40-0,50'lik bir deniz pervanesi, uç hızında 0,5-1,5 m/s'de toplu karışım sağlar.Bakteriler ve mayalar tarafından tolere edilen 3-7 m/s ile karşılaştırıldığındaOksijen talebi daha düşük olduğundan, tipik olarak 50-150 yerine 0.5-2 mmol O2/L·h, 0.01-0.10 vvm'de bir halka şırıntısı yeterlidir.ve gaz-sıvı arayüzünde kabarcık kaynaklı hücre hasarı toplu kesme yerine sınırlayıcı mekanizma olur. Pluronic F-68'nin 0.5-2.0 g/l eklenmesi hücreleri kabarcık yırtılmasından korur ve sinterlenmiş yerine delinen delikli bir şarj cihazı kullanmak, kabarcık boyutunu yüzey kesimi azaltmak için yeterince büyük tutar.
• Yüzey bitirme ve malzeme:Hücre kültürü kapları, düşük karbonlu ve kontrollü kükürtlü 316L'den yapılır, mekanik olarak cilalanır ve ASME-BPE SF4 veya daha iyisi için Ra 0,4 μm veya daha düşük derecede elektropoliz edilir.Elektropolizleme burada temizlenebilirliğin ötesinde iki nedenden ötürü önemlidir.: Mikroplazmanın ve bakteriofajın tarım dönemleri arasında hayatta kalabildiği mikro yarıkları kaldırır.ve çoklu ürün tesisinin tekrarlanan kaustik ve asit döngüslerine dirençli bir krom zenginleştirilmiş pasif katman üretirKlorür içeren yemler veya yüksek tuzlu ortamlar kullanıldığında, duplex 2205 veya 904L değiştirilmelidir ve tüm elastomerler USP Sınıf VI ve hayvansal bileşen içermeyen olmalıdır.
• Perfüzyon ve Hücre Tutma:Yüksek yoğunluklu işlemler, hücreleri korurken sürekli hasat ederek beslenen partiden öteye geçiyor.Özelleştirilmiş bir perfüzyon biyoreaktörü, tam hasat oranı için değerlendirilen bir tutma aygıtı ile alternatif bir dokunmalı akış veya dokunmalı akış filtreleme döngüsünü entegre ederSpesifik perfüzyon hızı tipik olarak günde 0.02-0.10 nL/hücre, günde 1-3 damar hacimine eşdeğerdir ve canlılık %90'ın üzerindeki 20-80 x 10^6 hücre/ml canlı hücre yoğunluklarını korur.Kap, tutma döngüsü için ek nozel gerektirir., düşük kesme başlı bir hasat pompası ve ürünün çekilmesinde konteyner ağırlığını sabit tutan bir kontrol mantığı.
• Çölen CO2 Yönetimi:Yüksek hücre yoğunluğunda, çözülen karbondioksit toplanır ve yaklaşık 100-150 mmHg üzerinde büyüme ve glikozilasyonu engeller.Özelleştirme, CO2'yi çıkarmak için kapın tabanında daha yüksek bir hava veya oksijen oranı ile bunu ele alır, gaz kalış süresini artıran artan bir alt boşluk, veya bir membran kontakörü ile dış bir döngü.Doğru tepki genellikle daha düşük karıştırmada daha fazla gazdır., bu da, gemi geometrisinin devreye girme sırasında değil, sabitlendiğinde alınması gereken bir tasarım kararıdır.

2Kontrol Mimarlığı ve Uyum

Düzenlenen ürünler için, kontrol sistemi, kap kadar uyumluluk sağlayabilir.

• Araçlama ve PAT:Standart döngüler sıcaklık, pH, DO, basınç, seviye ve gaz akışını kapsar, karıştırma, daha sonra gaz akışı, daha sonra oksijen zenginleştirme yoluyla kaskadlı DO kontrolü ile.Gelişmiş kurulumlar, çevrimiçi uygulanabilir hücre hacmi için kapasitans ölçümü eklerGlikoz, laktat, glutamat ve titer için Raman spektroskopisi ve OUR ve CTR için gaz analizi.Bu süreç analitik teknoloji araçları, ICH Q8 ila Q11'de tanımlanan QbD çerçevesinde gerçek zamanlı serbest bırakma testini destekler., ve kontrolü sabit ayar noktalarından kültürün gerçek metabolik durumuna adapte olan model tabanlı beslemeye kaydırırlar.
• Tarif yapısı ve veri bütünlüğü:Kontrol yazılımı, genel tarifi, site tarifini, ana tarifi,ve kontrol tarifi böylece laboratuvar ölçeğinde tanımlanmış bir süreç mantığı yeniden yazmadan üretime aktarılırABD'de GMP üretimi için, 21 CFR Part 11 güvenli, bilgisayar tarafından oluşturulan, zaman damgası olan denetim izleri, rol tabanlı erişim yoluyla yetkili kontrolleri,ve kayıtlarına bağlı elektronik imzalarAvrupa Birliği'nde, Ek 11 eşdeğer gereksinimler getirir ve her ikisi de yazılı bir şartnamenin karşısında belgelenmiş testlerle sistemin resmi olarak onaylanmasını gerektirir.
• Tek kullanımlı ve paslanmaz hibrit:Kişiselleştirme, tekrar kullanılabilir ve tek kullanımlık arasındaki sınırı nereye koyacağınızı seçmek anlamına geliyor.Bir hibrit tesis, ortam hazırlaması için tek kullanımlık torbalar kullanırken üretim biyorektörü için paslanmaz kapı tutar., tampon tutma ve hasat, çelik basınç kapasitesini ve ısı aktarımını korurken en büyük temizlik doğrulama yükünü ortadan kaldırır.Tamamen tek kullanımlı trenler 2'den küçük çok ürünlü klinik üretime uygunSeçim, kampanya sayısına ve değişim sıklığına bağlı olmalıdır: yılda yaklaşık sekiz ila on ürün değişiminin üzerinde, tek kullanımlı genellikle malların toplam maliyetinden kazanır.

Hücre türüne göre özelleştirilmiş biyoreaktör öncelikleri

Sıkça Sorulan Sorular (FAQ)

S: Özel bir biyoreaktörle özel bir fermantör arasındaki fark nedir?

A: Pratikte fark tolerans bandı ve belge yüküdür. Bira, etanol veya enzim üretimi için özel bir fermenter, verimlilik, temizleme,ve sermaye maliyeti, Ra 0.8 μm civarında yüzey finişi, mekanik mühürler ve endüstriyel enstrümantasyon.Memeli veya kök hücre kültürü için özelleştirilmiş bir biyoreaktör, fizyolojik kontrol ve veri bütünlüğü için optimize edilmiştir., Ra 0,4 μm veya daha düşük bir sıcaklıkta elektropolit yüzeylerle, düşük kesme hidrofoil rotörleri, perfüzyon yeteneği, çözünmüş CO2 yönetimi,ve tam denetim izleri ve elektronik imzalarla 21 CFR Bölüm 11 doğrultusunda onaylanmış bir kontrol sistemiGemi kabuğu benzer; mühendislik çabaları iki ila üç kat farklılık gösterir.

S: Hücre kültürü için hacim başına güç mikrobiyal fermantasyondan neden çok daha düşük?

Cevap: Çünkü hayvan hücrelerinin hücre duvarı yoktur ve bakterilerden yaklaşık 10-50 kat daha büyüktür, bu da onları hidrodinamik ve kabarcık kaynaklı kesime karşı çok daha savunmasız hale getirir.Hücre hasarı, döngücünün yakınında yerel turbulent enerji dağılım hızı ve gaz-sıvı ara yüzünde kabarcık yırtımı ile ilişkilidir.Pratik sonuç: mikrobiyal damarlar 0.5-5 kW/m3 çalışırken memeli damarları 0.01-0.10 kW/m3 çalışır.Oksijen talebi de buna göre daha düşük., bu nedenle azaltılmış karıştırma yoğunluğu hala kütle aktarımı gereksinimini karşılar.Hücre kültüründe karışım sorununu çözmek için harekete geçirmeyi daha yüksek bir seviyeye yükseltmek neredeyse her zaman hücre lizi yoluyla çözdüğünden daha fazla zarara neden olur..

S: Bir perfüzyon biyoreaktörü beslenen partili bir kaptan nasıl farklı bir şekilde özelleştirilir?

A: Bir perfüzyon kapının üç ekleme ihtiyacı vardır. Birincisi, hücre tutma döngüsü: alternatif dokunmalı akış veya dokunmalı akış filtrasyon devresine ek nozeller, düşük kesme hasat pompası,ve aşağı akıntıda yakalama için bir filtrasyon hattıİkincisi, hasat devamlı olarak çekilirken ve taze ortam beslenirken, ağırlığa dayalı düzeyi kontrol etmek, genellikle düzeyi ± 2% içinde tutar.Uzun kültür süresi, steril bütünlüğün 10-20 yerine 30-60 gün süreceği anlamına gelir., mühürler, steril bağlayıcılar ve filtre bütünlüğü testleri ile ilgili özellikleri yükseltir ve uzun süreli, ihlalsiz kampanyalar için tasarlanmış örnekleme ve medya değişimi sistemleri gerektirir.

S: Özel bir GMP biyoreaktörüne hangi doğrulama belgesi eşlik etmelidir?

A: Tam bir paket isteyin: çizimler, P&ID'ler, EN 10204 3'e göre malzeme sertifikaları dahil olmak üzere tasarım yeterliliği kanıtları.1, yüzey bitirme raporları ve işlemler, kaynakçı nitelikleri, kaynak haritası ve boroskopik denetim kayıtları ile kaynak belgeleri.Ulusal standartlara göre izlenebilen enstrüman kalibrasyon sertifikalarıİşlevsel nitelik desteği, fabrika kabul sınav protokollerini ve sonuçlarını, kontrol döngüsü doğrulama, alarm ve kilitleme testlerini kapsar.CIP kapsamı testleri, ve steril tutma verileri. tedarikçinin kontrol sistemini sağladığı durumlarda işlevsel bir özellik, tasarım özellikleri ve test protokolleri de dahil olmak üzere yazılım belgelerini ekleyin,Ayrıca yedek parçalar ve bakım önerileri.