在產(chǎn)品質(zhì)量可接受的情況下，
為了實(shí)現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)物的高表達(dá)，
通常需要對(duì)培養(yǎng)操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
包括物理參數(shù)、化學(xué)參數(shù)和生物參數(shù)。
物理參數(shù)
物理參數(shù)包括溫度、氣體流速和攪拌速度。
化學(xué)參數(shù)
化學(xué)參數(shù)包括溶解氧和CO2、pH、滲透壓摩爾濃度、氧化還原電位和代謝物水平(底物、氨基酸和廢物副產(chǎn)物)。
生物學(xué)參數(shù)
生物學(xué)參數(shù)用于確定培養(yǎng)物的生理狀態(tài)，包括活細(xì)胞濃度、活力和各種細(xì)胞內(nèi)外測(cè)量，如NADH、LDH水平、線粒體活性和細(xì)胞周期分析。從優(yōu)水平的微環(huán)境參數(shù)的變化可以對(duì)培養(yǎng)性能，生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生巨大的影響。
典型的生物反應(yīng)器配備了
溫度、壓力、攪拌/搖擺、pH和溶解氧控制
pH是一個(gè)重要的測(cè)量和控制變量即使是0.1個(gè)單位的偏差，也會(huì)顯著影響培養(yǎng)物的生長和代謝。
細(xì)胞培養(yǎng)基通常使用碳酸氫鈉作為緩沖劑，通過結(jié)合通入CO2降低pH，添加堿液提高pH對(duì)pH進(jìn)行嚴(yán)格控制。初始細(xì)胞生長階段一般伴隨著乳酸的積累，因此細(xì)胞培養(yǎng)初始階段首選高pH(≥7.0)。
當(dāng)乳酸積累超過了培養(yǎng)基的緩沖能力，pH值會(huì)向下漂移，這時(shí)需要添加堿液提高pH,添加堿液會(huì)導(dǎo)致培養(yǎng)基滲透壓升高。在合成過量乳酸的細(xì)胞系中可能有風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)楦遬H、高乳酸和高滲透壓級(jí)聯(lián)常導(dǎo)致細(xì)胞生長延遲和細(xì)胞死亡加速。
當(dāng)細(xì)胞停止生長時(shí)，乳酸的產(chǎn)生速度會(huì)大大降低，或者被消耗掉。伴隨的pH向上漂移被CO2噴射所抵消。因此，pH設(shè)定點(diǎn)和控制策略(如死區(qū))與溶解的CO2水平、用于pH控制的堿消耗以及滲透壓密切相關(guān)。pH水平能在一定程度上體現(xiàn)細(xì)胞培養(yǎng)液中細(xì)胞的生長狀態(tài)。
pH 控制策略的特點(diǎn)通常是在設(shè)定點(diǎn)附近有一個(gè)寬死區(qū)，允許培養(yǎng)物 pH 值漂移而不會(huì)觸發(fā)堿或CO2的添加，是控制滲透壓或溶解CO2的可行的替代方案。平衡 pH 值對(duì)細(xì)胞生長、乳酸合成、滲透壓和溶解CO2的影響，在工藝優(yōu)化過程中作為關(guān)鍵考慮因素。由百林科自主生產(chǎn)制造的CytoLinX® WB一次性波浪式生物反應(yīng)器， 其pH控制靈敏度高，反應(yīng)迅速，pH變化可級(jí)聯(lián)CO2、堿泵、酸泵實(shí)現(xiàn)對(duì)pH值的在線監(jiān)控。
CytoLinX® WB一次性波浪式生物反應(yīng)器
操作頁面、pH設(shè)置頁面
百林科CytoLinX® WB一次性波浪式生物反應(yīng)器
產(chǎn)品特點(diǎn)
● 軟件界面操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定，具有審計(jì)追蹤功能。
● 10L，20L，50L三種托盤規(guī)格供選擇，托盤及培養(yǎng)袋安裝均無需拆擰螺絲，簡(jiǎn)單快速完成安裝操作。
● 支持灌流功能，泵流速具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)料及收獲。
● 通氣，pH/DO，灌流功能模塊可根據(jù)工藝需求方便組合選配。
● 增加部分聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)，更適用細(xì)胞治療客戶應(yīng)用場(chǎng)景。
● 使用氣體質(zhì)量流量計(jì) (MFC) 對(duì)氣體進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)量。
參考文獻(xiàn)：
Feng Li,1 Natarajan Vijayasankaran,Amy(Yijuan) Shen, Robert Kiss, and Ashraf Amanullah , Cell culture processes for monoclonal antibody production,2010 Sep-Oct; 2(5): 466–477.doi: 10.4161/mabs.2.5.12720 MAbs.
Yang J-D, Lu C, Stasny B, Henley J, Guinto W, Gonzalez C, et al. Fed-batch bioreactor process scale-up from 3 L to 2,500 L scale for monoclonal antibody production from cell culture. Biotechnol Bioeng. 2007;98:141–154. [PubMed] [Google Scholar]
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