Sparčiai besivystančiame biotechnologijų pasaulyje pasiekti didelis efektyvumas ir produktyvumas bioprocesuose yra itin svarbus. Perfusion bioreaktorius yra nauja technika, kuri daugeliu atžvilgių yra geresnė už tradicinius partijos ir tiekimo partijos metodus.
Nuolat keičiant auginimo terpę, perfusion sistemos palaiko ląsteles optimaliomis augimo sąlygomis. Tai ne tik padidina ląstelių produktyvumą, bet ir pagerina bendrą galutinio produkto kokybę. Įsivaizduokite, kad galite gaminti daugiau ir nuosekliau – tai pažadas perfusion technologija.
Norite sužinoti, kaip tai veikia ir kas daro jį tokiu veiksmingu?
Šiame straipsnyje mes išnagrinėsime pagrindus perfusion, jo pranašumai ir skirtingi tipai perfusion sistemos. Nesvarbu, ar esate patyręs, ar naujokas biologinio apdorojimo srityje, šiame vadove rasite naudingų patarimų, kaip pagerinti procesus.
Kas yra perfusion?
Perfusion ląstelių kultūroje yra metodas, kuris palaiko ląsteles bioreaktoriuje nuolat keičiasi auginimo terpe.
Šis procesas užtikrina, kad jis papildys maistines medžiagas ir anglies šaltinius šviežia terpe, tuo pačiu pašalindamas ląstelių atliekas ir išeikvotą terpę.
Terpės mainai paprastai matuojami indo tūriu per dieną (VVD). Pavyzdžiui, kasdien perfuzuojant 6 litrus terpės į sistemą, kurios darbinis tūris yra 3 litrai, prilygsta 2 VVD. Šis nuolatinis terpės gaivinimas padeda palaikyti optimalų ląstelių augimą ir produktyvumą.
Ląstelių sulaikymo metodai
Suspensijos kultūroje yra du pagrindiniai ląstelių išlaikymo būdai perfusion: filtravimas ir nusodinimas. Kiekvienas metodas turi savo privalumų ir iššūkių.
Filtravimas
Filtravimo metodai, pvz Tangentinis srauto filtravimas (TFF), cirkuliuoti terpę iš bioreaktoriaus per porėtą hollow fibers.
These fibers are designed to allow the medium to pass through while retaining the larger cells within the reactor.
Panaudota terpė (permeatas) teka per membraną ir pašalinama, o ląstelės grįžta atgal į reaktoriaus indą.
Filtravimo metodai yra visiškai išaiškinti permeate, su kuriuo galima tiesiogiai susieti downstream apdorojimas. Dėl to jie idealiai tinka procesams, kuriuose būtina išlaikyti didelį ląstelių tankį ir produkto grynumą.
Nuosėdos
Sedimentacijos metodai naudoja švelnius srautus, padedančius ląstelėms nuskęsti ir surinkti. Tada nusistovėjusios ląstelės grąžinamos į bioreaktorių, o likęs skystis pašalinamas.
Nusodinimo metodai paprastai yra ekonomiškesni ir turi mažesnę sistemos užteršimo riziką, palyginti su filtravimo metodais. Tačiau jie mažiau efektyviai sulaiko ląsteles, todėl panaudotoje terpėje dažnai prarandamos ląstelės (vadinamos „kraujavimu“). Nepaisant šio trūkumo, nusodinimo metodai gali būti naudingi procesams, kuriems taikomi mažesni ląstelių tankio reikalavimai ir kai prioritetas yra išlaidų mažinimas.
Tipai perfusion
N-1 Perfusion
N-1 perfusion, taip pat žinomas kaip suintensyvintas sėklų traukinys perfusion, pagrindinis dėmesys skiriamas didelio ląstelių tankio pasiekimui, kai ląstelės yra logaritminėje augimo fazėje.
Paprastai ši procedūra trunka apie 3–6 dienas ir naudojama norint sumažinti sėklų traukinyje reikalingų indų skaičių. Tai padeda pasiekti didesnio tankio reaktorių sėją ir sukurti didelio tankio sėklų bankus.
Pagrindiniai pranašumai yra jo paprastumas, mažesni įrangos reikalavimai ir minimalus vidutinio optimizavimo poreikis. Šis metodas ypač naudinga norint greitai sukurti didelį ląstelių tankį, nepabrėžiant produktyvumo.
Veiklos svarstymai
Eksploataciniu požiūriu N-1 perfusion palaiko aukštą terpės keitimo kursą, kad ląstelės liktų optimalioje augimo fazėje. Trumpa trukmė supaprastina logistiką ir sumažina didelės įrangos poreikį.
Be to, jis suteikia didesnį sėjimo tankį gamybos reaktoriams, o tai yra naudinga downstream procesus. Tačiau kadangi našumas nėra pagrindinis rūpestis, jis mažiau tinkamas galutiniams gamybos etapams.
Koncentruota tiekiama partija perfusion
Koncentruota tiekiama partija perfusion naudojamas kintamasis tangentinis srauto filtravimas (ATF) arba tangentinis srauto filtravimas (TFF). išlaiko ir ląsteles, ir produktus bioreaktoriuje.
Šis metodas padidina produktų kiekius, todėl puikiai tinka stabiliems produktams, kurių produktyvumas yra mažas partijų arba tiekimo partijų procesuose.
Koncentruota aplinka pagerėja downstream apdorojimo efektyvumas pašalinant papildomų koncentravimo etapų poreikį. Paprastai šis procesas trunka 14–20 dienų ir siekia aukštų titrų, tinkamų downstream programos.
Proceso reikalavimai
Koncentruota tiekiama partija perfusion yra vidutiniškai sudėtingas, todėl reikia ATF arba TFF sistemų su filtrais, kurie gali išlaikyti produktą inde.
Geriausios vidutinis valiutos kursas turi būti atidžiai kontroliuojamas pasiekti norimus produkto titrus. Šis metodas geriausiai tinka stipriems produktams, kurie gali atlaikyti intensyvias sąlygas ir kelia pavojų kokybei, pvz., tiekiamų partijų procesams. Veiksmingas terpės mainų valdymas yra labai svarbus siekiant maksimaliai padidinti titrą ir išlaikyti proceso stabilumą.
Sustiprintas tiekimas perfusion
Sustiprintas tiekimas perfusion yra kaip koncentruota tiekiama partija, bet su nuolatinis produktas pašalinimas per As procesas.
Šis požiūris yra naudingas labiliems produktams ir scenarijai, reikalaujantys didelės gamybos koncentracijos be papildomų downstream koncentracijos žingsniai. Trumpesnis produkto išlaikymo laikas pagerina kokybės kontrolę ir įgalina pusiau nenutrūkstamą veikimą downstream valymas. Veikimo trukmė paprastai yra 16–25 dienos, o vidutiniai valiutos kursai optimizuoti siekiant ekonomiškumo.
Palyginimas su koncentruota tiekiamąja partija
Palyginti su koncentruota tiekimo partija, suintensyvinta tiekimo partija užtikrina didesnę bendrą produktų gamybą ir geresnę kokybės kontrolę dėl nuolatinio produktų pašalinimo.
Geriau tinka ne tokiems stabiliems produktams, nes sutrumpintas buvimo laikas sumažina skilimo riziką. Be to, tai leidžia naudoti TFF arba ATF filtrus, kad būtų sukurtas paruoštas skaidrintų produktų srautas downstream apdorojimas. Nors abu metodai yra vidutiniškai sudėtingi, intensyvesnis tiekimas yra efektyvesnis ir geresnis konkrečioms programoms.
nepertraukiamas perfusion
nepertraukiamas perfusion siekia išlaikyti pastovias būsenos sąlygas, užtikrinant pastovų produktyvumą ir produkto kokybę ilgą laiką, paprastai nuo 20 iki 60 dienų.
Šis metodas naudoja nedidelį kiekį kraujuoti į išlaikyti ląstelėyra gyvas ir dešinėje Tankis, kuris padeda pagerinti efektyvumą. Optimizuoti vidutiniai valiutų kursai užtikrina aukštą efektyvumą ir griežtą proceso kontrolę, todėl nuolatinis perfusion idealiai tinka ilgalaikei, stabiliai gamybai.
Ilgalaikis stabilumas ir efektyvumas
Pagrindinis nuolatinio privalumas perfusion yra jo gebėjimas išlaikyti aukštus produktų titrus ir kokybę su minimaliu kintamumu. Šis metodas ypač naudingas integruojant su nuolatiniu downstream biologinis apdorojimas.
Nepaisant ilgesnio proceso optimizavimo laiko ir didesnės rizikos, susijusios su ilgesnėmis operacijomis, aukščiausios kokybės kontrolės pranašumai, mažesnis sėklų traukinių poreikis ir mastelio keitimas užtikrina nuolatinį perfusion a valuable option. Additionally, automation-friendly steady-state operations help mitigate the complexity, making it a viable choice for large-scale production.
Lyginimas perfusion metodai: pagrindiniai skirtumai ir svarstymai
Kalbant apie biologinių procesų optimizavimą, reikia pasirinkti tinkamą jų tipą perfusion yra labai svarbus.
kiekvienas perfusion technika – N-1 perfusion, koncentruota tiekiama partija perfusion, suintensyvintas tiekimas perfusion, ir tęstinis perfusion– siūlo unikalius pranašumus ir eksploatacines aplinkybes. Suprasti šiuos skirtumus gali padėti bioprocesų inžinieriams ir projektų vadovams infopriimti sprendimus, kurie padidina produktyvumą, produktų kokybę ir efektyvumą.
Toliau pateiktoje lentelėje pateikiamas išsamus šių keturių palyginimų palyginimas perfusion tipai, pabrėžiant jų pagrindinius tikslus, tipines trukmes, vidutinius keitimo kursus, sudėtingumą, ląstelių sulaikymo metodus, produktų pašalinimo strategijas, tinkamumą labiliems produktams, kokybės kontrolę, eksploatacinius aspektus, mastelio keitimą, sistemos užteršimo riziką ir ekonomiškumą. Šios apžvalgos tikslas – padėti jums pasirinkti tinkamiausią perfusion metodas atitinka jūsų specifinius bioprocesų poreikius.
Iš poveikis perfusion bioreaktoriaus apie bioprocesų efektyvumą
Perfusion bioreaktorius sukėlė revoliuciją biologinio apdorojimo srityje, pasiūlydamas neprilygstamą efektyvumą, produktyvumą ir produktų kokybę. Šis nuolatinis ląstelių kultivavimo būdas užtikrina nuolatinį šviežių maistinių medžiagų tiekimą pašalinant atliekas, sukuriant optimalią aplinką ląstelių augimui ir baltymų gamybai.
Nesvarbu, ar tai greitas ląstelių tankio padidėjimas N-1 perfusion, aukšti produktų titrai, pasiekiami naudojant koncentruotą tiekimo partiją, patobulinta intensyvios tiekimo partijos kontrolė arba ilgalaikis nepertraukiamo režimo stabilumas. perfusion, kiekviena technika suteikia unikalių privalumų, atitinkančių skirtingus biologinio apdorojimo etapus ir poreikius.
Priimdamas perfusion bioreaktorius, bioprocesų inžinieriai gali pasiekti didesnį derlių, geresnį nuoseklumą ir efektyvesnį išteklių panaudojimą. Tobulėjant biotechnologijų kraštovaizdžiui, įvaldyti juos perfusion technologijos bus būtinos norint išlikti priekyje ir skatinti naujoves biofarmacijos gamyboje.
Dažniausiai užduodami klausimai (DUK)
Bioreaktorius perfusion yra nuolatinis ląstelių auginimo metodas, kuris palaiko optimalias augimo sąlygas nuolat tiekiant šviežias maistines medžiagas ir pašalinant atliekas. Šis procesas padidina ląstelių produktyvumą ir produkto kokybę, nes ląstelės palaiko idealią aplinką.
Perfusion siūlo keletą privalumų, įskaitant didesnį ląstelių tankį, didesnį produktų išeigą, geresnę produktų kokybę ir efektyvesnį išteklių naudojimą. Jis taip pat leidžia geriau kontroliuoti gamybos procesą ir gali būti lengviau keičiamas, kad atitiktų gamybos poreikius.
kiekvienas perfusion tipas turi unikalių savybių: N-1 perfusion daugiausia dėmesio skiriama sparčiai didėjančiam ląstelių tankiui, koncentruotam tiekimui perfusion siekiama aukštų produktų titrų, suintensyvintos tiekimo partijos perfusion gerina gaminių gamybą ir kokybės kontrolę bei nuolat perfusion palaiko ilgalaikę pastovią gamybą su dideliu nuoseklumu.
Veiksniai, į kuriuos reikia atsižvelgti, apima konkrečius gamybos tikslus, produkto stabilumą, reikiamą ląstelių tankį, gamybos trukmę ir operacijos sudėtingumą. Kiekvienas perfusion metodas turi skirtingas stipriąsias puses, kurias galima suderinti su proceso poreikiais.
Taip, bioreaktorius perfusion galima sklandžiai integruoti su downstream procesus. Naudojami filtravimo metodai perfusion pateikti išaiškintą permeatą, su kuriuo galima tiesiogiai susieti downstream veiklą, gerinant bendrą proceso efektyvumą ir produktų kokybę.
Norėdami geriau suprasti bioreaktorių konfigūracijas ir jų poveikį rekombinantinių baltymų gamybai, žr. Jean-Marc Bielser, Moritz Wolf, Jonathan Souquet, Hervé Broly ir Massimo Morbidelli atliktą kritinę apžvalgą.Perfusion žinduolių ląstelių kultūra rekombinantinių baltymų gamybai – kritinė apžvalga“, paskelbta Biotechnologijų pažanga2018.
