Bakteeri- fermentointi
Korkean hapensiirron bioreaktorit suuren solutiheyden mikrobifermentointiin — lasi kehitykseen, ruostumaton teräs vankkaan tuotantoon — suunniteltu näiden kasvatusten vaatimaan voimakkaaseen ilmastukseen ja lämpökuormaan.
Haaste
Rekombinantit proteiinit, teollisuusentsyymit ja plasmidi-DNA alkavat lähes aina bakteerifermentoinnista. Suunnittelun rajoite ei muutu: kanta, joka kaksinkertaistuu kahdessakymmenessä minuutissa, kuluttaa happea nopeammin kuin alimitoitettu bioreaktori pystyy sitä syöttämään. Noin 70 g/L solumassan jälkeen rekombinantti E. coli ei enää rajoitu substraattiin — sitä rajoittaa se, kuinka paljon happea läpäisee kaasu–neste-rajapinnan [1]. Tästä seuraa kaksi suuretta, ja niiden mukaan mitoitamme reaktorin: tilavuuskohtainen siirtokerroin (kLa) ja lämpökuorma, joka vaipan on poistettava kasvun huipussa — menettämättä steriiliyttä peräkkäisten erien välillä.
Siksi sarja jakautuu kahtia. Kehityksessä olennaista on nähdä, mitä bioreaktorin sisällä tapahtuu — vaahtoaminen, sameus, seinämäkasvu — ja lasi sallii sen. Tuotannossa olennaista on käyttöpaine, paikallaan tehtävä sterilointi ja vuosissa mitattava käyttöikä: siitä eteenpäin se on terästä.
Sovellettu VINCI-teknologia — suuritehoinen sekoitussäiliö (lasi → teräs)
Suuren ominaistehon sekoitetut bioreaktorit, Rushton-sekoittimet ja rengassparger: yhdistelmä, joka ylläpitää tiheiden mikrobikasvatusten vaatiman hapensiirron, Bioflex™:n ohjauksessa.
- Hapensiirto. Rushton-turbiini on edelleen pakollinen valinta, kun tarvitaan korkea kLa: se toimii säteittäin, repii kuplat ja pitää ne sekoitusvyöhykkeessä sen sijaan, että ajaisi ne pintaan. Monikokoonpanossa rengasspargerin kanssa sovelluskirjallisuus raportoi maksimeja noin 308 h⁻¹, mikä vastaa noin 350 mmol/L·h:n OTR:ää [2].
- Lasi kehityksessä, teräs tuotannossa. Lasibioreaktorit menetelmäkehitykseen ja suoraan havainnointiin; ruostumaton teräs 316L ja SIP/CIP siellä, missä toistettavuus, steriiliys ja pitkä käyttöikä merkitsevät.
- Lämmön poisto. Vaipat ja kierukat mitoitettu metabolisen huipun mukaan, ei erän keskiarvon: huippu ratkaisee, pysyykö lämpötila sallitulla alueella.
- DO-kaskadi ja Bioflex™-reseptit. Liuennut happi ohjaa kaskadina sekoitusta, kaasuvirtaa ja O₂-rikastusta — DO-stat-syöttö mukaan lukien — tallennetuilla, toistettavilla resepteillä.
Tutkimuksesta tuotantoon, yksi alusta
Samat parametrit ja Bioflex™-reseptit kantavat pöytämittakaavasta teolliseen mittakaavaan ja vähentävät siirtoriskiä vaiheiden välillä.
In-situ steriloitavat bioreaktorit ja fermentorit T&K:hon
BioSIP-sarja.
Katso järjestelmä →
In-situ steriloitavat bioreaktorit ja fermentorit pilottiin ja tuotantoon
BioFerm-sarja.
Katso järjestelmä →
Suuren mittakaavan in-situ steriloitavat bioreaktorit ja fermentorit
Räätälöidyt bioreaktorit.
Katso järjestelmä →Suorituskykyarvot
Alla olevat luvut ovat vertailuarvoja julkaistusta kirjallisuudesta ja teollisuuden sovellusmuistioista — eivät VINCIn tai sen asiakkaiden saavuttamia tuloksia.
- kLa jopa ~308 h⁻¹. Mitattu sekoitetussa bioreaktorissa, jossa oli kaksi 6-lapaista Rushton-sekoitinta ja rengassparger — suuruusluokka, jonka tiheä mikrobifermentointi vaatii [2].
- Suuri solutiheys. Dokumentoidut fed-batch-prosessit E. coli:lla saavuttavat OD₆₀₀ ≈ 201, noin 76 g/L kuivapainoa [2].
- DO-stat-syöttö. Syöttönopeuden ohjaaminen liuenneen hapen vaihtelujen perusteella on vakiintunut tie suureen tiheyteen ja korkeisiin rekombinanttiproteiinipitoisuuksiin [1][2].
Tieteelliset lähteet
- High cell density cultivation of E. coli for recombinant protein production (PMC)
- Teollisuuden sovellusmuistio — suuren solutiheyden E. coli -kasvatus sekoitetussa bioreaktorissa Rushton-sekoittimilla ja rengasspargerilla (kLa ≈ 308 h⁻¹, OD₆₀₀ ≈ 201, kuivapaino ≈ 76 g/L)
Keskustellaan prosessistasi
Kerro sovelluksestasi: suunnittelutiimimme vastaa 24 tunnin kuluessa.
