新一代細胞灌流系統(tǒng)
➡ 理想的灌流系統(tǒng)
當前多樣化的生產環(huán)境中,生物技術公司需要快速調整生產能力以適應波動的市場需求,且越來越傾向于開發(fā)自動化程度高的連續(xù)性制造工藝,這也受到FDA等監(jiān)管機構的鼓勵。
灌流細胞培養(yǎng)方式
動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)操作的生物反應器操作模式在實際生產中主要有3種:Batch(批培養(yǎng)),F(xiàn)ed-Batch(補料分批培養(yǎng)),Perfusion(灌流培養(yǎng)),其中的Perfusion指當接種后,在細胞增長和產物形成過程中,不斷地補充新鮮培養(yǎng)基,同時通過細胞截留裝置,將細胞截留于反應器內部,而培養(yǎng)基不斷地流出,使反應器內的細胞處于一種營養(yǎng)不間斷的狀態(tài)。
優(yōu)點
1、細胞所處環(huán)境良好,營養(yǎng)充足,代謝廢物濃度低;
2、提高細胞密度,提高產品產量,規(guī)模小型化;
3、持續(xù)收獲,產物質量提高,生產成本降低,這對于性質不穩(wěn)定的產品尤其必要;
4、縮短種子鏈,縮短生產周期。
缺點
1、消耗培養(yǎng)基多,利用率低;
2、操作周期長,污染概率大;
3、需驗證長周期下細胞表達產品的穩(wěn)定性。
關注點
1、新鮮培養(yǎng)基灌流:灌流速率的大小調節(jié);
2、細胞放流:放流速率的大小調節(jié);
3、長周期的灌流工藝培養(yǎng):細胞活率的維持和產量的提高;
4、細胞截留裝置:細胞的高效截留和產物的高效濾過。
細胞截留裝置
細胞截留裝置的宗旨是在對細胞損傷較小的情況下,有效地實現(xiàn)細胞的截留和目的產物的濾過,這也是灌流工藝開發(fā)的重點所在。
表1 灌流工藝中的細胞截留技術概覽(網絡來源)
幾種常見的細胞截留裝置特點如表1。這其中,支持連續(xù)流生產的切向流過濾系統(tǒng)的應用較為廣泛,包括切向流過濾(tangential flow filtration,TFF)和交替切向流過濾(alternating tangential flow filtration,ATF),二者都需要搭配中空纖維柱或平板膜等截留單元。對于TFF,細胞液通過蠕動泵作用形成一個連續(xù)的環(huán)形流動方向,進入截留單元后,廢液會通過膜排出體系之外,細胞會隨著環(huán)路重新回到培養(yǎng)體系之內。ATF用隔膜泵代替蠕動泵,通過隔膜泵的往復吹吸作用,實現(xiàn)罐內培養(yǎng)基在截留單元中的往復流動,同時代謝廢物會隨著培養(yǎng)基通過膜排出而細胞截留在反應器內。
挑戰(zhàn)與機遇
灌流培養(yǎng)在工藝開發(fā)與操作難度上存在諸多挑戰(zhàn):
1、復雜的準備工序,使用門檻較高;
2、長周期培養(yǎng)的無菌維持問題;
3、驗證從收獲到純化得到的各“亞批次”之間的一致性;
4、細胞截留裝置堵塞風險。
基于當前的細胞截留裝置在應用過程中暴露出的問題,理想的灌流設備應具有以下特征:低剪切力、設備可選型、支持線性放大、高度自動化、簡捷易操作、膜具有長生命周期、低成本、供應鏈穩(wěn)定、售后無憂、具有配套灌流工藝解決方案。
Biogenstar CTF
理想的細胞灌流系統(tǒng)
Biogenstar CTF 主要特點
該設備可廣泛應用于抗體蛋白類藥物,細胞及基因治療藥物,疫苗類藥物的上游工藝開發(fā)、規(guī)模放大和商品化生產。幫助生物制品行業(yè)的客戶輕松實現(xiàn)高密度細胞培養(yǎng)及連續(xù)換液,加速生物工藝開發(fā)和生產。
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