Биореактор для культивирования адгезивных клеток для биофармацевтических препаратов

Обзор биореактора для культивирования адгезивных клеток

Биореакторы для культивирования адгезивных клеток обычно содержат модуль смешивания и массопереноса, систему онлайн-параметризации, модуль культивирования и ламеллярный иммобилизованный носитель. Клетки прилипают к поверхности носителей, а культуральный раствор непрерывно или периодически перфузируется и протекает через носители, обеспечивая поступление питательных веществ и удаление продуктов обмена веществ, что позволяет культивировать клетки с высокой плотностью. Биореактор для культивирования адгезивных клеток обеспечивает стабильную и контролируемую среду роста с низким сдвигом для клеток млекопитающих, стволовых клеток и т. д.

Особенности

• Новая структура пластинчатого носителя: внутренняя конфигурация многослойного пластинчатого фиксированного носителя, материал обладает хорошей биосовместимостью и гидрофильностью поверхности, что способствует прикреплению, росту и дифференцировке клеток. Носители компактно расположены, обеспечивая большую удельную поверхность.
• Система непрерывной подачи питательных веществ: непрерывная подача свежей культуральной среды через внешнюю перфузию с одновременным удалением продуктов метаболизма для поддержания стабильности и жизнеспособности среды роста клеток.
• Конструкция поля с низким сдвигом: система смешивания с воздушным подъемом обеспечивает равномерный поток культурального раствора между листовыми носителями без создания вредного сдвига для клеток, подходит для механически чувствительных типов клеток.
• Многопараметрическое автоматическое управление: поддержка pH, температуры, растворенного кислорода, скорости потока и других параметров в режиме реального времени и управление с обратной связью по замкнутому циклу, пользователи могут гибко настраивать рабочие параметры в соответствии с метаболическим состоянием клеток.
• Модульная интегрированная структура: каждый модуль имеет независимую конструкцию, может быть быстро разобран для очистки или замены компонентов, поддерживает различные программы культивирования в пакетах или на носителях, может быть модернизирован до системы одноразовых реакторов.

Принцип работы

1. Суть биореактора для культивирования адгезивных клеток заключается в адсорбции клеток на поверхности твердого носителя и реализации динамической подачи питательных веществ и обмена отработанной жидкостью посредством внешней циркуляционной перфузии.
2. Внутренняя фиксация листового носителя: клетки высеваются на поверхность носителя с покрытием, и начальный статический период способствует прикреплению клеток.
3. Работа модуля перфузии: культуральная жидкость транспортируется из резервуара во внутреннюю часть реактора с помощью циркуляционного насоса и проходит через слой носителя через инфильтрационную структуру, которая обеспечивает непрерывный обмен питательными веществами и газами.
4. Контроль газожидкостного массопереноса: газы добавляются в виде мембранного контактора или микропузырьков, эффективность переноса кислорода высока, и в то же время, в сочетании с датчиком растворенного кислорода для обратной связи.
5. Автоматическая регулировка и контроль окружающей среды: pH, DO, температура и т. д. с помощью датчика для сбора данных в реальном времени, контроллер к нагревателю, клапану углекислого газа, электромагнитному насосу и другим компонентам для корректировки инструкций, чтобы условия окружающей среды всегда поддерживались в заданном диапазоне.
6. Сбор клеток: после завершения культивирования восстановление адгезивных клеток может быть достигнуто с помощью ферментативного расщепления или механических средств, подходящих для последующего разделения очистки или функционального эксперимента.
7. Система благодаря синергетической работе перфузии и низкого сдвига потока позволяет клеткам в процессе длительной культивирования сохранять жизнеспособность и стабильность метаболизма, что позволяет достичь гораздо большей плотности клеток, чем при культивировании в суспензии.

Области применения

• Производство вакцин: такие вакцины, как вакцина против бешенства, вакцина против гепатита А, вакцина против полиомиелита и другие вирусные векторы, зависят от производства высокоплотных клеточных культур с толстыми стенками, таких как клетки Vero, клетки MDCK и т. д.
• Исследования по размножению и дифференцировке стволовых клеток: подходит для человеческих эмбриональных стволовых клеток, индуцированных плюрипотентных стволовых клеток и других крупномасштабных процессов размножения и направленной дифференцировки.
• Индустрия клеточной терапии: CAR-T-клетки, мезенхимальные стволовые клетки и другие клеточные продукты широко используются в клиническом лечении, реактор может использоваться в качестве платформы для ранней подготовки с целью повышения выхода и активности.
• Платформа для экспрессии рекомбинантных белков: некоторые клетки млекопитающих более стабильно экспрессируют рекомбинантные белки в адгезивном состоянии, что подходит для раннего скрининга или производства следовых образцов.
• Биомедицинский и лекарственный скрининг: адгезивные стенные реакторы могут создавать трехмерные модели тканевой инженерии или микроокружения опухолей для тестирования эффективности лекарств и исследования механизмов, повышая физиологическую релевантность экспериментов in vitro.