新一代細胞灌流系統
➡ 理想的灌流系統
當前多樣化的生產環境中,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自動化程度高的連續性制造工藝,這也受到FDA等監管機構的鼓勵。
灌流細胞培養方式
動物細胞大規模培養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),Fed-Batch(補料分批培養),Perfusion(灌流培養),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,而培養基不斷地流出,使反應器內的細胞處于一種營養不間斷的狀態。
優點
1、細胞所處環境良好,營養充足,代謝廢物濃度低;
2、提高細胞密度,提高產品產量,規模小型化;
3、持續收獲,產物質量提高,生產成本降低,這對于性質不穩定的產品尤其必要;
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定性。
關注點
1、新鮮培養基灌流:灌流速率的大小調節;
2、細胞放流:放流速率的大小調節;
3、長周期的灌流工藝培養: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,有效地實現細胞的截留和目的產物的濾過,這也是灌流工藝開發的重點所在。
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,支持連續流生產的切向流過濾系統的應用較為廣泛,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的環形流動方向,進入截留單元后,廢液會通過膜排出體系之外,細胞會隨著環路重新回到培養體系之內。ATF用隔膜泵代替蠕動泵,通過隔膜泵的往復吹吸作用,實現罐內培養基在截留單元中的往復流動,同時代謝廢物會隨著培養基通過膜排出而細胞截留在反應器內。
挑戰與機遇
灌流培養在工藝開發與操作難度上存在諸多挑戰:
1、復雜的準備工序,使用門檻較高;
2、長周期培養的無菌維持問題;
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
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、規模放大和商品化生產。幫助生物制品行業的客戶輕松實現高密度細胞培養及連續換液,加速生物工藝開發和生產。
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