隨著基因組的進展,需要快速生產(chǎn)不斷增加的蛋白質(zhì)數(shù)量。新型蛋白質(zhì)需求的增長,促進更有效和更可靠的動物細胞培養(yǎng)生產(chǎn)技術的開發(fā)。目前,這荷蘭Applikon Biosep聲學細胞截留系統(tǒng)導致使用更簡單和高生產(chǎn)效率的方法快速傳播使用。
灌流技術被用于提供:
·高細胞密度
·高體積生產(chǎn)率
·操作成本低
攪拌的灌流培養(yǎng),可以通過分離流出液中的細胞,并將它們保留在反應器中,同時補加新鮮的培養(yǎng)基,來達到高的細胞密度(超過107個細胞/ml)。
灌流培養(yǎng)的體積產(chǎn)量幾乎可以比批次培養(yǎng)高兩個數(shù)量級。在某些情況下,產(chǎn)物的濃度可提高到5倍。需要的反應器體積可以顯著地降低(100倍)!
由于灌流培養(yǎng)能持續(xù)幾個月,它的經(jīng)濟上的好處顯而易見,包括它能減少反應器接種和周轉(zhuǎn)的勞力。采用超聲分離的創(chuàng)新技術,可顯著地降低制藥工業(yè)的生產(chǎn)成本。
AppliSens的BioSep是*個實現(xiàn)哺乳動物細胞灌流培養(yǎng)可靠和經(jīng)濟的解決方案。
BioSep聲學分離技術可用于研究、中試和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。
使用BioSep聲學分離設備進行灌流培養(yǎng),典型過程是不斷向生物反應器中添加新鮮的培養(yǎng)基,同時將要收集的培養(yǎng)液流經(jīng)BioSep腔體過濾將細胞截流并返回到反應器中。BioSep腔體能直接放在生物反應器頂蓋上。
有幾種操作模式可供選擇,聲頻灌流系統(tǒng)一般可用于懸浮的哺乳動物和動物細胞培養(yǎng),但也可用于貼壁的細胞系,或灌流培養(yǎng)植物細胞。
BioSep分離的原理*是基于溫和的聲頻引起的松的細胞積聚,然后再沉淀。與其他的細胞分離技術相比,BioSep內(nèi)的聲頻能量網(wǎng)構(gòu)成一個“虛擬網(wǎng)",因而是更好的,無接觸、無污染、不移動的過濾模式。這個技術可以進行長達數(shù)千小時的連續(xù)培養(yǎng),因而大大提高穩(wěn)態(tài)的細胞密度、生產(chǎn)率并獲得高的產(chǎn)品質(zhì)量。
BioSep聲頻過濾器不是設計來超純化收集培養(yǎng)液中的細胞的。相反,少量的流失率允許控制細胞流失,這樣有利于培養(yǎng)細胞活力。
BioSep典型的分離效率范圍為90-99%。
BioSep分離腔安裝在生物反應器的頂蓋上。細胞懸浮液通過循環(huán)泵泵入分離腔。接著培養(yǎng)液被分成收集液和回流液。通過BioSep的流速可由收集泵控制。BioSep內(nèi)的超聲使細胞聚集并維持懸浮細胞靜止,而不隨收集的培養(yǎng)液流出。沉降的聚集細胞隨返流快速回到生物反應器中,并被攪拌分散。
傳統(tǒng)的細胞截流設備包括過濾器、沉降器和離心設備。不管它們設計如何,過濾表面都易結(jié)垢。沉降室和離心設備僅僅靠細胞和培養(yǎng)液密度差異進行分離。
現(xiàn)在用于生產(chǎn)抗體的主要生產(chǎn)設備是攪拌槽反應器。象攪拌槽反應器一樣均一的系統(tǒng)是目前能夠達到最大的單位反應器體積,具有最高的單位生產(chǎn)能力。這個生產(chǎn)能力可以通過使用細胞截流設備顯著提高。
對細胞濃度高達2×10
7個細胞/ml的反應器。BioSep對收集培養(yǎng)液中細胞的去除率在90%-99%之間。
BioSep系統(tǒng)(10L,50,200L)的分離效率通過調(diào)節(jié)輸入諧振器的聲頻能量,BioSep和收集泵的運行/停止循環(huán)時間比率來控制。
聲頻灌流培養(yǎng)優(yōu)勢(與批次培養(yǎng)相比)
·提高培養(yǎng)基的使用效率(例如,生長培養(yǎng)基低血清濃度),可達5倍以上的效率。捕獲和循環(huán)的細胞利用營養(yǎng)僅維持它們的代謝和產(chǎn)物的生物合成
·10-20倍以上活細胞濃度
·每天每個反應器體積抗體的產(chǎn)量比批次培養(yǎng)高10-100倍以上(高體積生產(chǎn)率)
·由于穩(wěn)態(tài)條件下,更易在線控制
·減少產(chǎn)物暴露在蛋白酶條件下的時間
·收集液中抗體濃度提高了2-5倍(與批次培養(yǎng)相比)
·分泌產(chǎn)物的下游處理減少到一步
由于高的聲頻對照,活細胞被截留在聲頻過濾器的效率比死細胞和細胞碎片要高得多。這導致非活細胞具有明顯更高的逃逸率,從而限制死細胞在反應器中積累。這個效果對灌流有利:它選擇性截流生產(chǎn)細胞,從反應器中去除無生產(chǎn)能力的死細胞。
荷蘭Applikon Biosep聲學細胞截留系統(tǒng)
◆BioSep的特點:
·超聲諧振場細胞過濾
·連續(xù)操作
·低剪切力的環(huán)境
·簡單的設計
·緊湊的可在滅菌鍋滅菌的設備
·緊湊的在位滅菌設備
·可放大的系統(tǒng)
◆Biosep的優(yōu)點:
·無物理過濾器表面結(jié)污
·無機械部件失效
·小的截流體積
·快的周轉(zhuǎn)時間
·提高效率
·寬的流速范圍
·高細胞活力
·*的培養(yǎng)環(huán)境
·易于安裝
·易于自動化
·減少勞力
·CIP
◆BioSep的型號:
目前BioSep具有10L(灌流速度為1-10L/天),50L(灌流速度為5-50L/天),200L(灌流速度為20-200L/天),1000L(灌流速度可達1000L/天)幾個型號。
●灌流設置所需的泵和其他硬件(除BioSep腔體和控制器外)
收獲(集)泵是一個變速泵。在停止期間, BioSep控制器(遠程)控制泵停止,加速集聚細胞沉積。這意味著收集流停止幾秒,流體停留在分離腔內(nèi)。幾秒的停留時間會影響一點整個收獲液的流速。這個泵可通過在BioSep控制器和泵之間連接一個線纜來直接控制。
對黏附細胞培養(yǎng)和太大的聚集體,建議選配具有滿速反轉(zhuǎn)(Z288010020)的變速泵。在停止時間,這個泵能以最大的泵速使收獲液反向流動。貼壁細胞能粘在聲學分離腔的玻璃上。通過停止期間全速的反流(3秒),這些細胞得到小的推力而回到生物反應器。每隔10分鐘的反流導致更少的細胞貼在BioSep腔內(nèi)。
除收集(獲)泵外,還需循環(huán)泵、補加新鮮培養(yǎng)基的泵、管道及接口等。