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激流式生物反應器的作用原理

時間:2018-03-19    閱讀: 779

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動物細胞大規模培養在生物制藥領域發揮著越來越重要的作用,目前用于動物細胞培養的生物反應器主要是攪拌式生物反應器,雖然混合效果較好,但高的剪切力產生大量的細胞碎片影響產物質量,也給后期純化分離帶來一定困難。作為國內首推一次性生物反應器——激流式生物反應器采用全新的高效給氧技術進行傳氧。有效地解決了傳氧、混合、放大等問題。

經過十多年的設備驗證,金儀盛世一次性生物反應器的應用結果已經不亞于傳統攪拌式生物反應器,甚至在有些項目上優于傳統攪拌式生物反應器。原因在于激流式生物反應器的結構和原理:

錐底結構設計

    振蕩器轉動起來,使得錐底部分培養液向上爬升,形成的渦柱流擴大了氣液交換面積,這樣傳氧效率也就明顯提高了。

工作原理

通過振蕩器讓培養袋內產生特定的流場形態,使培養液反復沖刷培養袋內表面,氧迅速溶解,通過不斷的氣液混合,利用培養液激流拖帶氣體,制造具有納米級可溶微氣泡。使得培養基獲得高氧傳導(OTR)效率,支持細胞的高密度生長。通過物理和生物學的測試得知這種傳氧方式的剪切力極低,所以對細胞損傷極小,尤其適合進行對剪切力敏感細胞的培養。

優勢

目前動物細胞培養大多采用傳統的鼓泡式給氧機制,通過空氣或氧氣的鼓泡來實現細胞培養的給氧。因此與攪拌式生物反應器對比,激流式生物反應器優勢在于:

1、傳氧效率高,整個培養過程幾乎不需要氧氣,只需要空氣即可滿足細胞培養需求,這樣就避免了純氧給細胞帶來的毒害;

2、不使用攪拌槳,幾乎沒有機械剪切力;

3、不使用鼓泡,沒有鼓泡炸裂對細胞帶來的損傷。

在放大過程中,在滿足混合傳氧的同時,盡可能減少對細胞損傷,保證細胞更健康、更穩定的生長與工作,從而達到細胞高產目的。

A、B、C分別代表不同通氣狀態下(A:沒有通氣;B2L/h;C4L/h),在三組不同的通氣量對比下,不同的轉速,錐底反應器的溶氧效率均為最高,且優勢明顯。

▲代表錐底反應器,■代表攪拌式反應器,◆代表平底反應器。


讓容易放大變成現實

JYSS反應器規模梯度:5L---50L---300L---500L---1200L---3000L。

1、幾何一致性

不同體積規模的反應器呈一致的幾何相似性。

  1. 高效的溶氧效率

    因為整個培養周期幾乎只需要通入空氣就能滿足細胞供給,所以大體積培養時的溶氧效果也就不是一個難題。在放大的過程中,在工藝上不需要做有針對性的優化和改進,使得放大過程變得容易。

    3、沒有機械損傷

在逐級放大過程中,沒有機械剪切力、鼓泡的傷害,使得細胞一直保持在最佳狀態,生產周期縮短,效率大大提高。

實際案例

某項目金儀盛世300L1200L2批次生產的VCD


某項目金儀盛世300L與1200L前2批次生產的VCD&Titer

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