În domeniul biotehnologiei, alegerea bioreactorului potrivit este crucială pentru optimizarea producției de proteine recombinante, anticorpi monoclonali și alte produse biotehnologice. Două dintre cele mai comune moduri de operare în bioprocesare sunt perfusion și fed-batch. Ambele au avantaje și limitări specifice care le fac mai potrivite pentru diferite aplicații. În acest blog, vom explora diferențele cheie dintre aceste două metode de cultură celulară.
Perfusion: Un proces continuu
perfusion procesul implică adaos continuu de nutrienti proaspeti si eliminarea simultană a produselor metabolice și celulele moarte din bioreactor. Acest lucru se face menținând un volum constant de cultură. Cu alte cuvinte, mediul de cultură este înlocuit în mod regulat pentru a menține condiții optime pentru creșterea și productivitatea celulelor.
Unul dintre principalele avantaje ale perfusion este capacitatea sa de a se menține densități mari de celule și un mediu stabil pe perioade lungi de timp. Acest lucru are ca rezultat o productivitate crescută, în special pentru produsele care necesită în mod constant o calitate ridicată. Funcționând continuu, celulele sunt menținute într-o stare fiziologică optimă, ceea ce poate îmbunătăți calitatea produsului și poate reduce variațiile de randament.
În plus, perfusion este ideal pentru procesele în care este esențial să se întrețină concentrații scăzute de produse toxice sau subproduse metabolice. Această metodă permite, de asemenea, prelungirea fazei productive a celulelor, ceea ce poate fi avantajos în producerea de substanțe biologice complexe.
"Dar daca perfusion prezintă unele dezavantaje, cum ar fi necesitatea unor echipamente mai complexe și costuri de operare mai mari datorită intrării și ieșirii continue a mediilor de cultură. În plus, controlul procesului poate fi mai complicat și este necesar să se asigure că sistemele de filtrare utilizate pentru îndepărtarea celulelor și resturilor nu afectează în mod negativ viabilitatea celulelor sau calitatea produsului final.
Fed Batch: Un proces semi-continuu
Pe de altă parte, procesul fed-batch este a modul de operare semi-continuu unde nutrienții sunt adăugați în bioreactor în trepte, fără a îndepărta mediul de cultură. În loc să mențină un volum constant, volumul culturii poate crește în timpul procesului. Scopul este de a prelungi faza de creștere exponențială a celulelor și, ulterior, faza de producție a produsului dorit.
Fed-batch este utilizat pe scară largă datorită simplității și eficienței sale. Permite control bun asupra concentrației nutrienților și rata de creștere a celulelor, care este crucială pentru optimizarea biomasei și a producției de produse. Evitând acumularea excesivă de produse toxice și controlând rata de hrănire cu nutrienți, productivitatea generală poate fi îmbunătățită semnificativ.
Această metodă este deosebit de utilă în producerea de produse care nu tolerează bine condițiile de densitate celulară mare sau sunt mai susceptibile la acumularea de produse toxice. Mai mult, comparativ cu perfusion, fed-batch necesită în general mai puține investiții în echipamente și este mai ușor de implementat la scară industrială.
Cu toate acestea, fed-batch prezintă și provocări. De exemplu, acumularea de deșeuri poate duce la inhibarea creșterii celulare sau la degradarea produsului dacă nu este manipulată corespunzător. În plus, variațiile în adăugarea de nutrienți pot duce la fluctuații în calitatea produsului, ceea ce poate fi o problemă în aplicațiile care necesită consistență ridicată.
Concluzii
Alegerea între a perfusion și bioreactorul alimentat în lot depinde în mare măsură de tipul de produs biologic care urmează să fie produs, precum și de cerințele specifice procesului. în timp ce perfusion oferă avantaje în ceea ce privește productivitatea și stabilitatea procesului, complexitatea și costul acestuia pot fi limitative. Pe de altă parte, fed-batch este mai simplu și mai ieftin, dar poate fi mai puțin eficient în ceea ce privește controlul calității și productivitatea în comparație cu perfusion.
În cele din urmă, inginerii de bioprocese și oamenii de știință trebuie să evalueze cu atenție nevoile lor specifice de producție pentru a selecta cel mai potrivit mod de operare.
Întrebări frecvente (FAQ)
Un bioreactor alimentat discontinuu este un sistem de cultură în care nutrienții sunt adăugați într-un mod controlat la intervale regulate fără îndepărtarea mediului de cultură. Acest lucru permite prelungirea fazei de creștere celulară și optimizarea producției de produs dorit.
Bioreactorul alimentat în lot este simplu de implementat, permite un control precis asupra concentrației de nutrienți și este ideal pentru procesele industriale care necesită flexibilitate și investiții mai mici în echipamente.
Principalele avantaje includ capacitatea de a menține densități mari de celule, de a reduce acumularea de produse toxice și de a îmbunătăți calitatea produsului final prin menținerea unui mediu stabil în timpul producției.
În general, a perfusion bioreactorul este mai scump de exploatat din cauza necesității de echipamente suplimentare și de control al procesului mai complex.
Perfusion bioreactoarele sunt ideale pentru produse de înaltă calitate și stabile, în timp ce bioreactoarele alimentate în loturi sunt preferate pentru simplitatea lor și costul inițial mai mic.
Infosursele de rmation
ScienceDirect. (sf). Operațiune Fed-Batch. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/fed-batch-operation
ScienceDirect. (sf). Bioprocesare continuă. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369703X19302311
