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東富龍之疫苗生產CES細胞擴增系統培養體系的設備工藝控制

概    述
       得益于生物技術的快速發展,相應的制藥設備也變得更加多元化和個性化,滿足了不同客戶的不同工藝需求。
       而在生物制藥技術里,細胞種子的擴增及放大培養,尤其重要。通常根據細胞的生長特性,將細胞培養工藝分為貼壁培養(如圖1)、懸浮培養(如圖2)。而兩種培養體系對應的設備及工藝也各不相同。



圖1 常見細胞貼壁培養體系



圖2 常見細胞懸浮培養體

一、在搖擺培養體系中影響細胞質量的因素
       在搖擺培養體系中,影響細胞質量的因素較多(如圖3)。常見的有設備工藝參數控制、種子狀態、培養基及一次性耗材。



圖3 影響細胞質量的因素

二、搖擺體系的設備工藝控制

       以CHO細胞為例,介紹搖擺體系的設備工藝控制。圖4為DO、pH、CO2、溫度控制曲線。



圖4 DO、pH、CO、溫度控制曲線

2.1 溫度控制

      細胞培養對溫度特別敏感,CHO細胞生長溫度一般在36℃-37℃,降溫要求一般在32℃-34℃。CES細胞擴增系統,采用電加熱、和自然冷卻原理。通過PID控制及良好的罩殼熱交換設計,保證溫度精準控制。從而保證了細胞生長所需的溫度環境。

2.2 pH控制

      pH電極采用一次光纖電極,電極端口為一次性產品,植入CES-bag生物反應袋,與生物反應袋一起經過完整性檢測和伽瑪滅菌處理。使用時,直接與控制系統的光纖線相連接,即可使用。
      pH 控制通常與CO2氣體及補堿泵進行關聯PID控制。

2.3 DO控制

      DO電極采用一次光纖電極,電極端口為一次性產品,植入CES-bag生物反應袋,與生物反應袋一起經過完整性檢測和伽瑪滅菌處理。使用時直接與控制系統的光纖線相連接,即可使用。
      DO控制通常與AIR、N2、O2氣體及搖擺速度角度進行關聯PID控制。但在細胞培養中,避免剪切力對細胞的影響,不會選擇與速度角度進行關聯。

2.4 搖擺速度及角度控制





圖5搖擺速度和角度曲線


      圖5為搖擺速度和角度曲線。搖擺速度和角度的設定,直接關系到剪切力對細胞活性的影響,也關系到氣物混合效率和均勻性。

2.5 蠕動泵補料控制

      蠕動泵補料控制,軟件包含了體積補料、連續補料、間隔補料等多種補料模式,補料速率、時間可根據工藝要求設定。

2.6 尾氣加熱控制

      尾氣加熱控制,避免尾氣過濾器出現冷凝水現象,保證了廢氣的及時排除,避免廢氣對細胞造成不良影響,也保持了袋子穩定的壓力。

2.7 壓力控制

     系統自帶壓力檢測功能和壓力監測功能,壓力檢測可用于袋子使用前的完整性檢測,避免袋子存在不良缺陷。壓力監測功能,為了保證培養過程的袋子壓力的安全性。

2.8 通氣方式

     與玻璃罐生物反應器和發酵系統不一樣的是,CES系統為表層通氣,而玻璃罐及發酵系統含底層大泡和小泡,氣泡的大小,氣泡的速率將直接影響細胞的活性。相比而言,CES系統表層通氣對細胞的影響很小。通氣過程是通過MFC進行精準控制。

結    語
      2020年以來,新冠疫情的影響下,Tofflon CES細胞擴增系統大放異彩,不斷助力新冠疫苗研究和制備。圖6為TofflonCES反應器系列。
      Tofflon一直致力于推動制藥行業的發展,目前在整個生物藥治療領域可以提供制藥設備,并不斷推出新的應用和解決方案。

圖6 TofflonCES反應器系列


CES10



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