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荷蘭Applikon Biosep聲學(xué)細(xì)胞截留系統(tǒng)

隨著基因組的進(jìn)展，需要快速生產(chǎn)不斷增加的蛋白質(zhì)數(shù)量。新型蛋白質(zhì)需求的增長(zhǎng)，促進(jìn)更有效和更可靠的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)。目前，這荷蘭Applikon Biosep聲學(xué)細(xì)胞截留系統(tǒng)導(dǎo)致使用更簡(jiǎn)單和高生產(chǎn)效率的方法快速傳播使用。

灌流技術(shù)被用于提供：
　·高細(xì)胞密度
　·高體積生產(chǎn)率
　·操作成本低

　　攪拌的灌流培養(yǎng)，可以通過分離流出液中的細(xì)胞，并將它們保留在反應(yīng)器中，同時(shí)補(bǔ)加新鮮的培養(yǎng)基，來達(dá)到高的細(xì)胞密度（超過107個(gè)細(xì)胞/ml）。
　　灌流培養(yǎng)的體積產(chǎn)量幾乎可以比批次培養(yǎng)高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。在某些情況下，產(chǎn)物的濃度可提高到5倍。需要的反應(yīng)器體積可以顯著地降低（100倍）！
　　由于灌流培養(yǎng)能持續(xù)幾個(gè)月，它的經(jīng)濟(jì)上的好處顯而易見，包括它能減少反應(yīng)器接種和周轉(zhuǎn)的勞力。采用超聲分離的創(chuàng)新技術(shù)，可顯著地降低制藥工業(yè)的生產(chǎn)成本。
　　AppliSens的BioSep是*個(gè)實(shí)現(xiàn)哺乳動(dòng)物細(xì)胞灌流培養(yǎng)可靠和經(jīng)濟(jì)的解決方案。
　　BioSep聲學(xué)分離技術(shù)可用于研究、中試和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模。
　　使用BioSep聲學(xué)分離設(shè)備進(jìn)行灌流培養(yǎng)，典型過程是不斷向生物反應(yīng)器中添加新鮮的培養(yǎng)基，同時(shí)將要收集的培養(yǎng)液流經(jīng)BioSep腔體過濾將細(xì)胞截流并返回到反應(yīng)器中。BioSep腔體能直接放在生物反應(yīng)器頂蓋上。

有幾種操作模式可供選擇，聲頻灌流系統(tǒng)一般可用于懸浮的哺乳動(dòng)物和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)，但也可用于貼壁的細(xì)胞系，或灌流培養(yǎng)植物細(xì)胞。
　　BioSep分離的原理*是基于溫和的聲頻引起的松的細(xì)胞積聚，然后再沉淀。與其他的細(xì)胞分離技術(shù)相比，BioSep內(nèi)的聲頻能量網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)“虛擬網(wǎng)”，因而是更好的，無接觸、無污染、不移動(dòng)的過濾模式。這個(gè)技術(shù)可以進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)千小時(shí)的連續(xù)培養(yǎng)，因而大大提高穩(wěn)態(tài)的細(xì)胞密度、生產(chǎn)率并獲得高的產(chǎn)品質(zhì)量。

　　BioSep聲頻過濾器不是設(shè)計(jì)來超純化收集培養(yǎng)液中的細(xì)胞的。相反，少量的流失率允許控制細(xì)胞流失，這樣有利于培養(yǎng)細(xì)胞活力。
　　BioSep典型的分離效率范圍為90-99%。
　　BioSep分離腔安裝在生物反應(yīng)器的頂蓋上。細(xì)胞懸浮液通過循環(huán)泵泵入分離腔。接著培養(yǎng)液被分成收集液和回流液。通過BioSep的流速可由收集泵控制。BioSep內(nèi)的超聲使細(xì)胞聚集并維持懸浮細(xì)胞靜止，而不隨收集的培養(yǎng)液流出。沉降的聚集細(xì)胞隨返流快速回到生物反應(yīng)器中，并被攪拌分散。
　　傳統(tǒng)的細(xì)胞截流設(shè)備包括過濾器、沉降器和離心設(shè)備。不管它們?cè)O(shè)計(jì)如何，過濾表面都易結(jié)垢。沉降室和離心設(shè)備僅僅靠細(xì)胞和培養(yǎng)液密度差異進(jìn)行分離。
　　現(xiàn)在用于生產(chǎn)抗體的主要生產(chǎn)設(shè)備是攪拌槽反應(yīng)器。象攪拌槽反應(yīng)器一樣均一的系統(tǒng)是目前能夠達(dá)到大的單位反應(yīng)器體積，具有高的單位生產(chǎn)能力。這個(gè)生產(chǎn)能力可以通過使用細(xì)胞截流設(shè)備顯著提高。
　　對(duì)細(xì)胞濃度高達(dá)2×10⁷個(gè)細(xì)胞/ml的反應(yīng)器。BioSep對(duì)收集培養(yǎng)液中細(xì)胞的去除率在90%-99%之間。
　　BioSep系統(tǒng)（10L，50，200L）的分離效率通過調(diào)節(jié)輸入諧振器的聲頻能量，BioSep和收集泵的運(yùn)行/停止循環(huán)時(shí)間比率來控制。

聲頻灌流培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)（與批次培養(yǎng)相比）
　·提高培養(yǎng)基的使用效率（例如，生長(zhǎng)培養(yǎng)基低血清濃度），可達(dá)5倍以上的效率。捕獲和循環(huán)的細(xì)胞利用營(yíng)養(yǎng)僅維持它們的代謝和產(chǎn)物的生物合成
　·10-20倍以上活細(xì)胞濃度
　·每天每個(gè)反應(yīng)器體積抗體的產(chǎn)量比批次培養(yǎng)高10-100倍以上（高體積生產(chǎn)率）
　·由于穩(wěn)態(tài)條件下，更易在線控制
　·減少產(chǎn)物暴露在蛋白酶條件下的時(shí)間
　·收集液中抗體濃度提高了2-5倍（與批次培養(yǎng)相比）
　·分泌產(chǎn)物的下游處理減少到一步

由于高的聲頻對(duì)照，活細(xì)胞被截留在聲頻過濾器的效率比死細(xì)胞和細(xì)胞碎片要高得多。這導(dǎo)致非活細(xì)胞具有明顯更高的逃逸率，從而限制死細(xì)胞在反應(yīng)器中積累。這個(gè)效果對(duì)灌流有利：它選擇性截流生產(chǎn)細(xì)胞，從反應(yīng)器中去除無生產(chǎn)能力的死細(xì)胞。
◆BioSep的特點(diǎn)：
　·超聲諧振場(chǎng)細(xì)胞過濾
　·連續(xù)操作
　·低剪切力的環(huán)境
　·簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)
　·緊湊的可在滅菌鍋滅菌的設(shè)備
　·緊湊的在位滅菌設(shè)備
　·可放大的系統(tǒng)
◆Biosep的優(yōu)點(diǎn)：
　·無物理過濾器表面結(jié)污
　·無機(jī)械部件失效
　·小的截流體積
　·快的周轉(zhuǎn)時(shí)間
　·提高效率
　·寬的流速范圍
　·高細(xì)胞活力
　·*的培養(yǎng)環(huán)境
　·易于安裝
　·易于自動(dòng)化
　·減少勞力
　·CIP

◆BioSep的型號(hào)：
目前BioSep具有10L（灌流速度為1-10L/天），50L（灌流速度為5-50L/天），200L（灌流速度為20-200L/天），1000L（灌流速度可達(dá)1000L/天）幾個(gè)型號(hào)。

●灌流設(shè)置所需的泵和其他硬件（除BioSep腔體和控制器外）
收獲(集)泵是一個(gè)變速泵。在停止期間， BioSep控制器（遠(yuǎn)程）控制泵停止，加速集聚細(xì)胞沉積。這意味著收集流停止幾秒，流體停留在分離腔內(nèi)。幾秒的停留時(shí)間會(huì)影響一點(diǎn)整個(gè)收獲液的流速。這個(gè)泵可通過在BioSep控制器和泵之間連接一個(gè)線纜來直接控制。
對(duì)黏附細(xì)胞培養(yǎng)和太大的聚集體，建議選配具有滿速反轉(zhuǎn)（Z288010020）的變速泵。在停止時(shí)間，這個(gè)泵能以大的泵速使收獲液反向流動(dòng)。貼壁細(xì)胞能粘在聲學(xué)分離腔的玻璃上。通過停止期間全速的反流（3秒），這些細(xì)胞得到小的推力而回到生物反應(yīng)器。每隔10分鐘的反流導(dǎo)致更少的細(xì)胞貼在BioSep腔內(nèi)。
除收集(獲)泵外，還需循環(huán)泵、補(bǔ)加新鮮培養(yǎng)基的泵、管道及接口等。