Presens摇瓶规模上开发部门可控系统 最小化SFR监测变量，进步培育提拔的数据量量
本研究的次要目标是在摇瓶规模上开发一种易于操做且部门可控的过程培育提拔系统。起首，研究了骚乱（例如将烧瓶从培育提拔箱中取出停止喂养和取样）若何影响培育提拔前提和成果。构建了一个适配器，容许在摇瓶中主动进料。在线监测氧分压（pO2）和pH值由PreSens利用SFR摇瓶读数仪停止，因而能够检测限造并及时停止调整。那种“半掌握”系统明显削减了工做量，更大限度地削减了骚乱变量，从而能够为进一步扩展消费过程获得更可靠和更具代表性的数据。
图 1：不带摇瓶（左）和带摇瓶（右）的适配器原型
图 2： SFR 摇瓶读数仪
在生物工艺开发中，小规模系统用于挑选恰当的细胞系、培育提拔基和饲料，然后再大规模利用更高贵的受控培育提拔系统。可比性仍然是一个问题，因为工艺开发仍然必需依靠于不受掌握的小规模培育提拔系统中产生的数据。
哺乳动物悬浮细胞培育提拔物常用的小规模形式是摇瓶。培育提拔箱通过二氧化碳（CO2）利用赐与和湿度掌握来确保通过恰当的混合足够转移氧气和细胞悬液的均量化。为了婚配放大参数，功率输进可通过调整振荡频次和振动运动的偏疼率或振动瓶的工做量来调剂。因为目前还没有可靠的摇瓶秤主动进料和取样系统，因而有需要将培育提拔瓶从培育提拔箱中取出。那些紊乱可能对培育提拔细胞的新陈代谢和整体性能产生影响。每种骚乱都可能降低与受控系统的可比性，在那些系统中，那些骚乱被肃清在外。
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那就是为什么在那项研究中测试了差别骚乱对培育提拔箱中培育提拔物和培育提拔情况的影响。为了制止从培育提拔箱中取出摇瓶，从而更大限度地削减骚乱变量的数量，我们开发了原型适配器。它容许通过持续泵或基于打针器的加样系统主动进料烧瓶。此外，还能够在线监测pH值和pO值2由PreSens利用SFR摇瓶阅读器停止。该系统容许在多个摇瓶中并行非侵略性丈量两个参数，而无需将它们从培育提拔箱中取出。
摇瓶秤部门可控系统
CHO抗体消费细胞系的培育提拔在ISF1-X培育提拔箱（Kühner AG）中停止。用于pO的摇瓶2pH监测均在内底壁装备化学光学氧和pH传感器点。那些传感器是用SFR非侵略式读取的。该系统通过蓝牙毗连到PC，因而能够在不将培育提拔物从培育提拔箱中取出或中断振荡运动的情状下停止在线监测。若有需要，可利用 CO 的培育提拔箱设置停止调整2和扭捏频次。
新开发的可高压灭菌摇瓶适配器具有用于摇瓶自己的内部螺纹和用于排气盖的外部螺纹。不需要对摇瓶自己停止修改。液体的添加和往除能够通过三个端口停止。在该尝试中，利用泵通过适配器向细胞系持续赐与底物。
骚乱的影响和系统性能
如图3所示，CO的收受接管率2培育提拔箱空气中的内容物最多可能需要 10 分钟。有许多摇瓶并持续取出并放回摘样或喂养可能会招致继续低 CO2培育提拔箱内的程度。摇瓶中的pH值可能会遭到此影响。
当从培育提拔箱中取出并在室温下连结10分钟时，125 mL和250 mL摇瓶中的培育提拔物温度下降超越3°C。那些只是孵化器外手动饲喂和取样若何招致纷歧致的两个例子，因为它们遭到许多不成能每次都复造的因素的影响。另一个重要的误差来源是摘样自己，因为体积和活细胞从培育提拔物中往除。与更大的规模相反，例如 2 L 生物反响器系统，此中往除 1 mL 样品仅为体积的 0.2%，在工做体积为 50 mL 的摇瓶中往除不异量的样品将为 2% - 那是比力两个值的 10 倍。假设每次摘样后没有将进料速度调整到新的悬浮液体积，则性能可能会改动（见图4）。图 5 展现了 pO 的在线数据2并在摇瓶培育提拔物顶用SFR搜集pH值。能够检测到局限性，因为总摄氧量的立即下降会招致pO增加2在细胞悬液中。能够摘取恰当步调来制止限造。SFR搀扶帮助成立了一个部门受控的系统。新的适配器没有限造氧气转移到摇瓶中，而且主动进料 - 削减骚乱 - 被证明是胜利的。与容许评估培育提拔和部门掌握参数的SFR一路，能够削减骚乱变量。通过预备适配器并将其毗连到摇瓶来预备需要的前拆，通过主动进料和削减摘样来过度抵偿。
图3：收受接管回7%一氧化碳2培育提拔箱门翻开一次10秒后（孵化器ISF1-X，库纳公司，科罗拉多州2由 GM70 丈量，维萨拉）。
图4：假设饲料量恒定，则摇瓶补料分批培育提拔14天后收获活细胞密度跟着总摘样量的增加而降低
图 5： pO2以及利用 SFR 停止的 pH 丈量。监测效率 pO2而且能够针对骚乱增加pH值，例如不再需要翻开培育提拔箱门，此外还能够检测到限造。
结论
监测 pO2利用SFR在线pH是进步摇瓶规模工艺开发效率的进一步步调。适配器原型实现了主动进料，从而更大限度地削减了骚乱，那可能会对培育提拔物产生严重影响，如本研究所示。同时利用那两种设备能够削减每个摇瓶的总工做量，从而实现更高的通量，并确保更不变的培育提拔性能。因而，将为进一步的放大过程获得更可靠和可比的数据。