מבוא: למה Bioreactor Harvest Defines Downstream Success

בייצור של אופטימיזציה ביו-פרמצבטיים - נוגדנים מולדים, חיסונים, טיפולים גנטיים, חלבונים חוזרים - הצעד המסיק הוא לעתים קרובות צוואר הבקבוק הראשון ברכבת הטיהור במורד הזרם.ביובקטר קציר מתייחס למבצע היחידה המפריד בין המוצר הרצוי (בהתאמה אישית או סודית לחדשנות) מהחלק של התרבות - אורגניזמים, בתנאי ניתוח אורגני יקר, תוך כדי הפעלת תנאים קלים, בתנאי ניתוח יעיל של חומרים ביולוגיים מופעלים באופן דרמטי, או סטנדרטיים.

מימון של Bioreactor Harvesting

התפקיד הקריטי של קציר בביוטכנולוגיה

קציר יושב בממשק בין תסיסה או תרבות תאים לבין מטה הזרם של מטהר (בתהליכי תרבות תאים ממאמאליים עבור נוגדנים מונוקלוניים, תותבות תאים אופייניות בין 10-20 מיליון תאים / mL, עם titers עכשיו מעל 5 g / L.השלב חייב להסיר מיליארדי תאים והריסות שלהם תוך כדי למקסם את ההתאוששות של המוצר (לעיתים קרובות) ולהפחית את נפח של זיהומים כגון: Ccreligtomite)

ביצועי מפתח

כאשר בוחנים טכניקות קציר, מהנדסי תהליכים מחשיבים כמה מדדים קשורים:

  • (ב) שיעור מוצר היעד התאושש בזרם המבהיר: אובדן יכול להתרחש עקב הפרדה לא שלמה, לכידת מוצר ברצועה או בסינון, או השפלה.
  • (ב) ⁇ :0) כפליות: 1 (FLT:1) נמדד כהפרעה או ספירת חלקיקים.בהירות גבוהה מפחיתה את הנטל על עומק ופילטרים מתקדמים, מרחיבה את חייהם וצמצום עלויות ההחלפה.
  • (ב) ⁇ :0 (ב) , ⁇ (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0 Throughput: VisFLT:1) מהירות עיבוד (ליטים לשעה) קובע ציוד מתפתל וזמני אצווה הכולל. in perfusion or Continuous Process, high throughput הוא תנאי הכרחי.
  • (FLT:0) ייצור אינטגריטי: כוחות Shear, טיולי טמפרטורה, וזמני מגורים ארוכים יכולים לפוצץ חלבונים, לגרום לגדילה, או להפעיל הסתברות.
  • (FLT:0) calScalability: 1A טכניקה שעובדת בקנה מידה ספסל לא יכולה לתרגם מבחינה כלכלית או טכנית לקביעת היקף הייצור.

טכניקות קציר גדול והשפעתם על Downstream Yield

Centrifugation

Centrifugation משתמשת בכוח צנטריפוגאלי כדי להאיץ את ההתנחלות של חלקיקים המבוססים על הבדלים בצפיפות.זה נשאר סוס עבודה בתהליכים ביו-מעבדים בקנה מידה גדול, במיוחד עבור תרבויות מיקרוביאליות ותהליכים ממאמניאלים בעלי תאים גבוהים.

סוגים של Centrifuges

(ב) [ה]][דרוש מקור]] [ה]]], [ה], [ה]]][ה]]], [ה], [ה][ה]]]]][ה]]]], [ה[[המאה ה-20]], ו[[המאה ה-20]], הם בעלייה של [[ה[[ה[[המאה ה-20]], ו[[המאה ה-20]], ו[[המאה ה-20]],]], ו[[המאה ה[[המאה ה-20]],]], [[המאה ה[[המאה ה-20]],]], [[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה-20]],]],]],]], [[המאה ה[[המאה ה[[1924]],]], [[המאה ה[[ה[[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה[[ה[[המאה ה[[המאה ה[[המאה ה-20]],]],]],]],]],]],]],]],

מתח כבד ואיכות המוצר

דאגה גדולה עם צנטריפוגה היא מתח Shear.מהירויות הסיבוביות הגבוהות וכוחות האצה יכולים להזיק לתאי ממאמניים שבריריים, שחרור מזהמים לאטראו-אייניים ו- DNA אשר מגבירים את נטל ההפוכות במורד הזרם.עבור מוצרים חסויים, ה-Shear עצמו עשוי לא לפגוע בחלבון, אך שחרור HCPs ו-DNA מסבך טיהור תאים פגומים לקטרקטסטרדנציה גבוהה.

טכניקת הפלסטרציה

הפלסטרציה מציעה אלטרנטיבה עדינה יותר לצמצום, עם אפשרויות מדרגיות ממעבדה לייצור.מצבי סינון ראשוניים בקציר הם סינון עומק וחדירה של זרימה זוטרציה (TFF), כל אחד עם מנגנונים ויישומים נפרדים.

ההרחבה של Membrane Filtration

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Tangential Flow Filtration (TFF) for Harvesting

TFF, או cross-flow סינון, מסלק את זרם המזינים על פני משטח membrane, צמצום בניית עוגה ומאפשר הפעלה רציפה.עבור קציר, TFF membranes עם גדלים של 0.1-0.5 μm לשמור תאים ו debrile תוך מתן אפשרות המוצר (וזיהומים קטנים) לעבור דרך Permeate TFF הוא בעל ערך במיוחד עבור תרכובת ביו-חמצני, כאשר היא בדרך כלל פחות מנקה תאים קלים.

אסטרטגיות למניעה ומוטיבציה

נפיחות - הצטברות של תאים, פסולת, או חומר מחוספס על פני השטח membrane או בתוך pores - היא המגבלה העיקרית של קציר מבוסס סינון. Fouling להפחית את flux, להגדיל את זמן העיבוד, ועשוי לדרוש שטח membrane גדול יותר.אסטרטגיות כדי להפחית את ההונאה כוללים:

  • טיפול מוקדם להאכיל עם flocculants או פרסומות כדי לאסוף קנסות.
  • שימוש בערוצי מסך או מודולים ערוצים פתוחים כדי להפחית את הקיטוב של ריכוז.
  • הפעלה בתנאי שפעת תת-ביקורתיים.
  • יישום של שטיפת גב תקופתית או מיזוג אוויר לעוגה מרגיעה.
  • בחירת membranes עם תכונות נמוכות חלבון (למשל, PES, PVDF או קרמיקה).

פלוגנציה ועדיפות

פלוגנציה כוללת הוספת סוכנים כימיים (למשל, פולימרים פולימרים, שיוטסאן, פוליקליזציה) לצריפים תאים, פסולת, או אפילו זיהומים של מוצרים לתוך flocs גדולים יותר אשר מיישבים או מסנן בקלות רבה יותר. Precipitation יכול גם למקד את המוצר הרצוי עצמו, עם זאת, באמצעות מלחים או pH שינויים כדי לזרז את המטרה תוך השארת מנקה או פתרונות להורדת חלבון נמוך של ה- DNA.

טכניקות מתפתחות: הפרדה אקוסטית ומערכות דו-שלביות

הפרדה גל אקוסטית משתמשת גלי עמידה של אודיו כדי לרכז תאים או חלקיקים בצומת לחץ, המאפשר הבהרת רציף ורך ללא העברת חלקים או Shearing. מערכות מסחריות (למשל, מ GEA או Sonosep) יכול להשיג שמירה גבוהה תאים עם קלט אנרגיה נמוכה. Aqueous שתי-phase מערכות (ATPS) מחיצות חלבונים בין שני שלבים לא-מזיקים (למשל, תכונות רגישות), אך הן עדיין יעילות גבוהה של קשקשים).

אופטימיזציה למקסימום Downstream Yield

אופטימיזציה

לכל טכניקת קציר יש סט של פרמטרים קריטיים תהליך שיש לשלוט בקפידה כדי למקסם את התשואות תוך שמירה על בהירות ואיכות המוצר. עבור סינון עומק, פרמטרים מרכזיים כוללים קצב זרימה (flux), לחץ שונה, גובה מיטה (עבור מודולים מחסנים), וסינון של אפשרויות גודל של נוזל (pgic) יכול לגרום דחיסה מהירה והתנגדות מוגברת, צמצום יעיל באמצעות מהנדסים מדרגת היקף מחקרים אשר לעתים קרובות בלחץ זרם מקסימלי (pcre) כדי לחץ דם לחץ דם לחץ קבוע (pcpcpcpcp) לחץ קבוע לחץ דם) לחץ דם לחץ דם לחץ דם לחץ על מנת להגביר את רמת לחץ קבוע (pcpcpcpcpcpcpcp) כדי לחץ קבוע לחץ).

מעקב בזמן אמת ואוטומציה

עיבוד ביולוגי מודרני יותר מסתמך על תהליך הטכנולוגיה האנליטית (PAT) עבור קבלת החלטות בזמן אמת במהלך הקציר.חיישנים מקוונים עבור זעזועים, צפיפות תאים (למשל, ליד- infrared), וריכוז המוצר (למשל, Raman spectroscopy) מאפשרים למפעילים להתאים פרמטרים דינמיים.

שילוב של יבול עם Upstream ו- Downstream

היתרונות הגדולים ביותר בתהליך הכולל תשואה לעתים קרובות נובעים מפירוק של silos בין upstream, קציר, וטיהור.למשל, הבחירה של מדיה תרבות קו התא יכול להשפיע על גודל התא, מאפיינים פסולת, ואת הסטיות, ישירות המשפיע על הקציר של התרבות באופן דומה, שיטת הקציר קובעת את ההרכב של העומס על עמודה chromatography הראשון: בהירות גבוהה, ירידה נמוכה, ירידה משמעותית של סגסוגת מחדש של סגסוגת, אך היא ירידה משמעותית של פעולות).

תוצאות חיפוש ויישומים בתעשייה

ייצור נוגדנים מונוקלוני

הפלטפורמה המרכזית של קציר עבור mAbs בקנה מידה מסחרי נותרה ירידה של דחיסה של דיסקרטית עקב רמות הסינון העומק.עבור תרבות טיפוסית של 10,000-15,000 L fed-batch, מסירים הצנטריפוגה (95-99% מהתאים, ופילטרי ה-HDRD הבאים יכולים לעתים קרובות להוריד מוצקים מקומיים ו-Har-Lidating-Rides) באופן ישיר ל-iOS (%-D) עם תאים נמוכים (%-D) עם רמות נמוכות (%-DIFD) עם רמות נמוכות (%- 27%) עם רמות נמוכות יותר מ-DV) עם הפחתה של 26%) עם LT%-DIFDIFDIFD) עם רמות הפחתת ®DIFD) עם רמות הפחתת ®DIFDIFD) עם רמות הפחתת ®DVD) עם רמות הפחתת ®DIFD) עם רמות הפחתת LT%-D) עם רמות הפחתת LT%-DIFD2 (% (%-DIFD) עם רמות הפחתת ® (%- 26%) עם רמות הפחתת ®DIFDI

ייצור החיסון

ייצור החיסון, במיוחד עבור וקטורים ויראליים וחי חיסונים מועשרים, מציג אתגרים ייחודיים קצירים.חיסונים רבים מיוצרים בתאים דבקים או השעיה, עם המוצר להיות הנגיף עצמו (לאנרקול או סודי) קצירת CO בדרך כלל כרוך lysis או שחרור צעדים, אשר יוצר תערובת מורכבת של פסולת תאים חלקיקים ויראליים.

ייצור חלבון חוזר ב- Microbial Systems

(התרסה מיקרוביאלית (FLT:0) , ההרחבה הכוללת של ההרחבה:2 (Pichiaכמרים ראשי תיבות של BLT:0) לעתים קרובות משיגה תנודות תאים גבוהות מאוד (>100 g/L DCW) עבור חלבונים סודיים, הצעד הקציר חייב להפריד תאים צפופים ממרק מול תא או דיסקרטיקולג'ים רבים יכולים להשתמש במיקרוסקופים מהירים יותר, אך ורק לאחר מכן, אך ורק לאחר מכן, לאחר מכן, הפחתת כמות גדולה של תאים תעשייתיים של תאים צפופים.

מגמות וחדשנות עתידיים

מערכות חד-מנועיות

טכנולוגיות חד-פעמיות הפכו למפותחות ב- Upstream (Single-use bioreactors) וכעת הן נפוצות ב-Kicking Operations. Disposable עומק filters, שקיות חד-שימושיות (למשל, FLT:0 Thermo Scientific HyPerformaTM Single-Use CentrifugeFLT:1), ו-Presteralized Cost, ל-Rupation, יכולות להיות גמישות רבה יותר, אך לצמצום זמן רב-Perfectupation Quality, אך ל-Performation Quality Index.

עיבוד ביולוגי מתמשך ו-Perfusion Harvesting

ייצור רציף הוא מגמה גדולה ביופארמה, ויבול משולב באופן טבעי בתהליכי ההיתוך.בתרבות ההיתוך, מכשיר שימור תאים (TFF מסנן, סימפוטור אקוסטי, או חלוץ כבידה) באופן קבוע מסיר מדיום תוך שמירה על תאים.ה perfusioned permeate מוחזר ישירות לתוך שלב לכידת מתמשך במערכת chromatography רב-מחדשנית.

חומרים מתקדמים של Membrane ו-Nanofiltration

חומרים חדשים של membrane - membranes מסיבים עם יציבות כימית תרמית גבוהה, גרפן תחמוצת תחמוצת חמצני מורכב צינורות, ורשתות ננופיבר - נחקרים עבור יישומי קציר. Ceramic membranes מציעים תקופות חיים ארוכות יותר ויכולים לנקות את ה- pH המורכבים של תרופות חלופיות או צינורות עתידיים (re size 1-10nm) יכול אפילו להסיר וירוסים קטנים ועלולים להיות לנקות את רמות סוכריות, כמו טמפרטורות גבוהות.

מסקנה

קצירת ביולוגי כבר לא רק הפרדה מוצקה; זה ניתוח יחידה אסטרטגי המשפיע ישירות על התשואות, טוהר, ועלות של ייצור ביופארצ'י.ממקצוץ ל-TFF, flocculation, ושיטות אקוסטיות מתעוררות, כל טכניקה מספקת יתרונות ייחודיים ומסחריים.המפתח למקסימום את התשואות הזרם הוא להתאים את הטכנולוגיה למאפיינים ספציפיים של תהליך איסוף המוצר ושילוב של תהליכי עיבוד יחיד.