新一代细胞灌流系统

➡ 理想的灌流系统

 

当前多样化的生产环境中，生物技术公司需要快速调整生产能力以适应波动的市场需求，且越来越倾向于开发自动化程度高的连续性制造工艺，这也受到FDA等监管机构的鼓励。

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灌流细胞培养方式

动物细胞大规模培养操作的生物反应器操作模式在实际生产中主要有3种：Batch（批培养），Fed-Batch（补料分批培养），Perfusion（灌流培养），其中的Perfusion指当接种后，在细胞增长和产物形成过程中，不断地补充新鲜培养基，同时通过细胞截留装置，将细胞截留于反应器内部，而培养基不断地流出，使反应器内的细胞处于一种营养不间断的状态。

 

优点

1、细胞所处环境良好，营养充足，代谢废物浓度低；

2、提高细胞密度，提高产品产量，规模小型化；

3、持续收获，产物质量提高，生产成本降低，这对于性质不稳定的产品尤其必要；

4、缩短种子链，缩短生产周期。

缺点

1、消耗培养基多，利用率低；

2、操作周期长，污染概率大；

3、需验证长周期下细胞表达产品的稳定性。

关注点

1、新鲜培养基灌流：灌流速率的大小调节；

2、细胞放流：放流速率的大小调节；

3、长周期的灌流工艺培养：细胞活率的维持和产量的提高；

4、细胞截留装置：细胞的高效截留和产物的高效滤过。

 

 

细胞截留装置

细胞截留装置的宗旨是在对细胞损伤较小的情况下，有效地实现细胞的截留和目的产物的滤过，这也是灌流工艺开发的重点所在。

表1 灌流工艺中的细胞截留技术概览（网络来源）

几种常见的细胞截留装置特点如表1。这其中，支持连续流生产的切向流过滤系统的应用较为广泛，包括切向流过滤(tangential flow filtration，TFF)和交替切向流过滤(alternating tangential flow filtration，ATF)，二者都需要搭配中空纤维柱或平板膜等截留单元。对于TFF，细胞液通过蠕动泵作用形成一个连续的环形流动方向，进入截留单元后，废液会通过膜排出体系之外，细胞会随着环路重新回到培养体系之内。ATF用隔膜泵代替蠕动泵，通过隔膜泵的往复吹吸作用，实现罐内培养基在截留单元中的往复流动，同时代谢废物会随着培养基通过膜排出而细胞截留在反应器内。

 

 

挑战与机遇

灌流培养在工艺开发与操作难度上存在诸多挑战：

1、复杂的准备工序，使用门槛较高；

2、长周期培养的无菌维持问题；

3、验证从收获到纯化得到的各“亚批次”之间的一致性；

4、细胞截留装置堵塞风险。

基于当前的细胞截留装置在应用过程中暴露出的问题，理想的灌流设备应具有以下特征：低剪切力、设备可选型、支持线性放大、高度自动化、简捷易操作、膜具有长生命周期、低成本、供应链稳定、售后无忧、具有配套灌流工艺解决方案。

 

 

Biogenstar CTF

理想的细胞灌流系统

Biogenstar CTF 主要特点

该设备可广泛应用于抗体蛋白类药物，细胞及基因治疗药物，疫苗类药物的上游工艺开发、规模放大和商品化生产。帮助生物制品行业的客户轻松实现高密度细胞培养及连续换液，加速生物工艺开发和生产。

 

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