灌流培養(yǎng) | 細(xì)胞截留新選擇

灌流培養(yǎng)是指通過(guò)不斷添加新鮮培養(yǎng)基來(lái)滿足細(xì)胞生長(zhǎng)代謝對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需要，同時(shí)移除含有代謝產(chǎn)物的舊培養(yǎng)基以減少代謝產(chǎn)物對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響，從而維持理想的細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境。與傳統(tǒng)的批次培養(yǎng)、補(bǔ)料批次培養(yǎng)工藝相比，灌流培養(yǎng)工藝可以提高細(xì)胞密度及活率，延長(zhǎng)細(xì)胞的培養(yǎng)時(shí)間，獲得更高的產(chǎn)量。對(duì)于性質(zhì)不穩(wěn)定的產(chǎn)品，灌流培養(yǎng)可以及時(shí)收獲產(chǎn)物，更展現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)。

灌流培養(yǎng)技術(shù)雖然早在上世紀(jì)80年代就已出現(xiàn)，但由于工藝比較復(fù)雜，細(xì)胞截留方法的限制以及灌流培養(yǎng)基不完善，灌流工藝并未得到廣泛應(yīng)用。目前補(bǔ)料批次培養(yǎng)工藝仍是主流，但隨著競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，傳統(tǒng)的培養(yǎng)工藝已經(jīng)漸漸無(wú)法滿足生產(chǎn)的要求，為了降低成本以及操作規(guī)模，提高設(shè)備的產(chǎn)量以及利用率，灌流培養(yǎng)正在逐漸吸引人們的目光。

灌流培養(yǎng)沒(méi)有大量應(yīng)用的其中一個(gè)重要原因就是細(xì)胞截留方法的限制。目前的細(xì)胞截留裝置主要是基于過(guò)濾、重力沉降、超聲、離心等原理設(shè)計(jì)的。雖然隨著灌流培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展，細(xì)胞截留設(shè)備也同樣經(jīng)歷著不斷的改變與創(chuàng)新，但考慮到截留效率、可放大性等因素，可選的細(xì)胞截留裝置仍不多。

膜過(guò)濾技術(shù)基本是目前可以選擇的方式，但膜過(guò)濾技術(shù)有很多缺點(diǎn)，諸如：細(xì)胞截留過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生剪切力影響細(xì)胞活性、隨著培養(yǎng)時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)膜污染堵塞現(xiàn)象等。對(duì)于大規(guī)模的灌流培養(yǎng)，使用過(guò)濾方法截留細(xì)胞，通常需要額外準(zhǔn)備備用的過(guò)濾截留膜柱，以防止膜堵塞而造成灌流培養(yǎng)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。使用過(guò)濾截留細(xì)胞做灌流培養(yǎng)經(jīng)常會(huì)被這些問(wèn)題困擾，簡(jiǎn)直不勝其煩。但現(xiàn)在我們有了一種新的選擇：聲學(xué)細(xì)胞截留裝置，它沒(méi)有剪切力和膜堵塞問(wèn)題，從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到生產(chǎn)規(guī)模均可使用。

聲學(xué)細(xì)胞截留裝置的原理是：在截留腔內(nèi)通過(guò)超聲波疊加形成駐波，駐波把細(xì)胞聚集成松散的細(xì)胞團(tuán)塊，團(tuán)塊在重力作用下快速沉降與上清分離，然后上清被抽走，松散的細(xì)胞團(tuán)塊重新輸回到反應(yīng)器打散繼續(xù)培養(yǎng)。因?yàn)槭腔隈v波和重力沉降的原理，整個(gè)過(guò)程中不用膜系統(tǒng)，所以沒(méi)有剪切力和膜污染堵塞的問(wèn)題。另外，細(xì)胞截留的諧振腔是可以進(jìn)行濕熱滅菌或SIP滅菌重復(fù)使用，在一定程度上攤平前期投入成本。

細(xì)胞在駐波中聚集成條帶，在重力作用下快速沉降

雖然聲學(xué)細(xì)胞沉降裝置有很多優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)橹暗脑O(shè)備截留效率低的問(wèn)題，其僅限于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模使用。不過(guò)，最近由生物反應(yīng)器生產(chǎn)商Applikon推出了灌流速率可達(dá)上千升每天的聲學(xué)細(xì)胞截留裝置Applikon BioSep，它實(shí)現(xiàn)了在大規(guī)模灌流培養(yǎng)中使用聲學(xué)細(xì)胞截留裝置。當(dāng)前已經(jīng)有少數(shù)企業(yè)在生產(chǎn)中使用Applikon BioSep。

不同規(guī)格BioSep圖片

Applikon BioSep系統(tǒng)有1L/天、10 L/天、50 L/天、200 L/天和 1000 L/天型號(hào)可供選擇，能夠兼容任何品牌的生物反應(yīng)器。其中，50 L/天和200 L/天及以上的型號(hào)，可提供cGMP規(guī)范所需的驗(yàn)證文檔和服務(wù)。

不同規(guī)格BioSep參數(shù)

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