Adhärenter Zellkultur-Bioreaktor für Biopharmazeutika

Überblick über Bioreaktoren für adhärente Zellkulturen

Adhärente Zellkultur-Bioreaktoren enthalten in der Regel ein Misch- und Stoffaustauschmodul, ein Online-Parametrisierungssystem, ein Kulturmodul und einen lamellaren immobilisierten Träger. Die Zellen haften an der Oberfläche der Träger, und die Kulturlösung wird kontinuierlich oder intermittierend durch die Träger perfundiert und fließt durch diese hindurch, um die Nährstoffversorgung und die Entfernung von Stoffwechselabfällen sicherzustellen und so eine Kultur mit hoher Zelldichte zu realisieren. Der Adhärente-Zellkultur-Bioreaktor bietet eine scherenarme, stabile und kontrollierte Wachstumsumgebung für Säugetierzellen, Stammzellen usw.

Merkmale

• Neue Flockenträgerstruktur: Die interne Konfiguration des mehrschichtigen, festen Flockenträgers, das Material weist sowohl eine gute Biokompatibilität als auch eine hydrophile Oberfläche auf, was der Zelladhäsion, dem Wachstum und der Differenzierung förderlich ist. Die Träger sind kompakt angeordnet und bieten eine große spezifische Oberfläche.
• Perfusionssystem zur kontinuierlichen Nährstoffzufuhr: Kontinuierliche Zufuhr von frischem Kulturmedium durch externe Perfusion bei gleichzeitiger Entfernung von Stoffwechselprodukten, um die Stabilität und Vitalität der Zellwachstumsumgebung aufrechtzuerhalten.
• Low-Shear-Strömungsfeld-Design: Das Air-Lift-Mischsystem sorgt für einen gleichmäßigen Fluss der Kulturlösung zwischen den Flockenträgern, ohne schädliche Scherkräfte auf die Zellen auszuüben, und ist somit für mechanisch empfindliche Zelltypen geeignet.
• Automatische Mehrparametersteuerung: Unterstützt die Online-Echtzeitüberwachung und geschlossene Rückkopplungssteuerung von pH-Wert, Temperatur, gelöstem Sauerstoff, Durchflussrate und anderen Parametern. Benutzer können die Betriebsparameter flexibel an den Stoffwechselzustand der Zellen anpassen.
• Modular integrierte Struktur: Jedes Modul ist unabhängig konstruiert, kann zur Reinigung oder zum Austausch von Komponenten schnell zerlegt werden, unterstützt eine Vielzahl von Kulturbeuteln oder Trägerprogrammen und kann zu einem Einweg-Reaktorsystem aufgerüstet werden.

Funktionsprinzip

1. Der Kern des Bioreaktors für adhärente Zellkulturen besteht darin, Zellen an der Oberfläche eines festen Trägers zu adsorbieren und durch externe Zirkulationsperfusion eine dynamische Zufuhr und den Austausch von Abfallflüssigkeiten zu realisieren.
2. Interne Fixierung auf dem Plattenträger: Die Zellen werden auf die beschichtete Trägeroberfläche ausgesät, und die anfängliche statische Phase fördert die Zelladhäsion.
3. Betrieb des Perfusionsmoduls: Die Kulturflüssigkeit wird durch eine Umwälzpumpe aus dem Vorratsbehälter in das Reaktorinnere transportiert und durch die Infiltrationsstruktur durch die Trägerschicht geleitet, wodurch ein kontinuierlicher Nährstoff- und Gasaustausch gewährleistet ist.
4. Steuerung des Gas-Flüssigkeits-Stoffaustauschs: Gase werden in Form von Membrankontaktoren oder Mikrobläschen zugeführt, wodurch eine hohe Sauerstoffübertragungseffizienz erzielt wird. Gleichzeitig wird eine Rückkopplungsregelung mit Hilfe einer Sauerstoffsonde durchgeführt.
5. Automatische Umgebungsregulierung und -steuerung: pH-Wert, DO, Temperatur usw. werden über den Sensor in Echtzeit erfasst, und der Regler gibt Anweisungen an den Heizer, das Kohlendioxidgasventil, die elektromagnetische Pumpe und andere Komponenten, um die Umgebungsbedingungen stets im Zielbereich zu halten.
6. Zellernte: Nach Beendigung der Kultur kann die Gewinnung adhärenter Zellen durch enzymatische Verdauung oder mechanische Mittel erfolgen, was für die anschließende Trennung zur Reinigung oder für Funktionsexperimente geeignet ist.
7. Das System arbeitet durch Perfusion und synergistischen Betrieb mit geringer Scherströmung, sodass die Zellen im Langzeitkulturprozess ihre Vitalität und Stoffwechselstabilität beibehalten und eine weitaus höhere Zelldichte als bei der Suspensionskultur erreichen können.

Anwendungsbereiche

• Impfstoffherstellung: Impfstoffe wie Tollwutimpfstoff, Hepatitis-A-Impfstoff, Poliovirus-Impfstoff und andere virale Vektoren sind auf die Herstellung von hochdichten Zellkulturen mit Zellwänden angewiesen, wie z. B. Vero-Zellen, MDCK-Zellen usw.
• Stammzellvermehrung und Differenzierungsforschung: Geeignet für menschliche embryonale Stammzellen, induzierte pluripotente Stammzellen und andere groß angelegte Vermehrungs- und gerichtete Differenzierungsprozesse.
• Zelltherapieindustrie: CAR-T-Zellen, mesenchymale Stammzellen und andere Zellprodukte werden häufig in der klinischen Behandlung eingesetzt. Der Reaktor kann als Plattform für die frühzeitige Vorbereitung verwendet werden, um die Ausbeute und Aktivität zu verbessern.
• Plattform für die Expression rekombinanter Proteine: Einige Säugetierzellen exprimieren rekombinante Proteine im adhärenten Zustand stabiler, was für das frühe Screening oder die Herstellung von Spurenproben geeignet ist.
• Biomedizin und Wirkstoffscreening: Anhaftende Wandreaktoren können 3D-Gewebe-Engineering-Modelle oder Tumormikroumgebungen für die Prüfung der Wirksamkeit von Wirkstoffen und die Erforschung von Wirkmechanismen erstellen und so die physiologische Relevanz von In-vitro-Experimenten verbessern.