Bioprosessin skaalaus penkistä tuotantoon
Prosessin siirtäminen mittakaavasta toiseen ei ole tilavuuden kertomista: se muuttaa sitä, miten viljelmä saa happea, miten sitä sekoitetaan ja millaisia leikkausvoimia se kokee. Tämä sivu kokoaa kriteerit, joihin siirto perustuu, ja nelivaiheisen polun 250 ml:stä yli 1 000 litraan WV, jota Vinci-alusta seuraa.
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 →Mihin mittakaavan siirto perustuu
Kaikkia ei voi säilyttää yhtä aikaa: vakio-ominaisteholla skaalaaminen antaa eri kehänopeuden. Skaalaus on sen valitsemista, mikä kriteeri ratkaisee, ja sen kirjaamista, minkä annetaan vaihdella.
kLa
Tilavuudellinen hapensiirtokerroin on aerobisten prosessien yleisimmin käytetty kriteeri: se pidetään mittakaavasta toiseen vakiona, koska se määrää, kuinka paljon happea todella päätyy biomassaan. Se muuttuu sekoitusnopeuden ja kaasuvirtauksen mukaan, joten sama arvo saavutetaan kussakin mittakaavassa näiden eri yhdistelmällä.
Ominaisteho (P/V)
Tilavuusyksikköä kohti kuluva teho sitoo sekoituksen leikkausvoimiin. Sen pitäminen vakiona säilyttää sekoitustilan, mutta tilavuuden kasvaessa se pakottaa pienempiin sekoitusnopeuksiin — siksi prosessi ei siirry kierroslukua kopioimalla.
Sekoittimen kehänopeus
Se määrää solujen kokemat leikkausvoimat. Herkissä viljelmissä — nisäkässolut, rihmastobiomassa — se on usein muita määräävämpi rajoite, ja se ratkaisee sekoittimen geometrian ennen sen nopeutta.
Ominaiskaasuvirtaus (vvm)
Kaasumäärät nestetilavuutta kohti minuutissa eivät siirry lineaarisesti: suuremmassa mittakaavassa sama vvm tarkoittaa paljon enemmän kaasua, enemmän vaahtoa ja voimakkaampaa hiilidioksidin poistumista. Tavallisesti skaalataan kaasun pintanopeus vvm:n sijaan.
Geometrinen samankaltaisuus
Korkeuden ja halkaisijan suhde, sekoittimen halkaisija säiliön halkaisijaan, virtauksenestimien määrä ja sijainti: mittasuhteiden säilyttäminen mittakaavasta toiseen tekee prosessitiedoista vertailukelpoisia. Kun täysi samankaltaisuus ei ole mahdollinen, valitaan säilytettävä suhde.
Sekoitusaika
Aika, jonka säiliö tarvitsee palatakseen tasalaatuiseksi lisäyksen jälkeen, kasvaa tilavuuden myötä. Tuotantomittakaavassa se ratkaisee, syntyykö emäksen tai ravinteen lisäyksestä paikallinen pH- tai substraattigradientti ennen sen jakautumista.
Mikä pysyy samana mittakaavan kasvaessa
Samat reseptit
Bioflex™ vie saman prosessin penkistä teolliseen mittakaavaan: reseptit, sekvenssit ja syöttöprofiilit siirtyvät vaiheesta toiseen sen sijaan että ne kirjoitettaisiin uudelleen.
Sama kansilevy
Pöytälaitteiden kansilevy on sama lasiastiasta ruostumattomaan: anturit, portit ja näytteenottojärjestely pysyvät niinä, joilla prosessi kehitettiin.
Samat mitatut suureet
pH, liuennut happi, lämpötila, paine ja biomassa mitataan samalla mittausketjulla kaikissa mittakaavoissa, joten penkki- ja pilottidata vertautuvat ilman yhteensovittamista.
Yhtenäinen sterilointi
Penkin autoklavoinnista pilotti- ja teollisuusjärjestelmien in situ -sterilointiin SIP- ja CIP-syklit ovat automaattisia ja kirjattuja: mittakaavan kasvu ei muuta prosessin validointitapaa.
Usein kysyttyä skaalauksesta
Siirtyminen ravistelupullosta bioreaktoriin muuttaa sen, miten viljelmä saa happea: pullossa vaihto tapahtuu pinnan kautta, bioreaktorissa kuplien kautta. Siksi aloitetaan määrittämällä säilytettävä kriteeri — aerobisessa prosessissa lähes aina kLa — ja johdetaan kussakin mittakaavassa se sekoituksen ja kaasuvirtauksen yhdistelmä, jolla se saavutetaan, varmistaen että kehänopeus pysyy solulinjan sietämän rajan alla. Vinci-polulla tämä kehitystyö tehdään pöytälaitteilla 250 ml:stä 30 litraan WV ja siirretään seuraaviin vaiheisiin reseptit ja mittausketju ennallaan.
Käytännössä käytetään kuutta kriteeriä: kLa, ominaisteho P/V, sekoittimen kehänopeus, ominaiskaasuvirtaus, geometrinen samankaltaisuus ja sekoitusaika. Kaikkia ei voi säilyttää yhtä aikaa: vakio-P/V:llä skaalaaminen antaa esimerkiksi eri kehänopeuden. Skaalaus on sen valitsemista, mikä kriteeri kyseisessä prosessissa ratkaisee, ja sen kirjaamista, minkä hyväksytään vaihtelevan.
Polku kattaa neljä vaihetta: 250 ml – 30 l WV penkillä Biobook-sarjalla, 20 – 100 l WV in situ -steriloitavaan tutkimukseen BioSIP-sarjalla, 250 – 800 l WV pilottiin ja tuotantoon BioFerm-sarjalla sekä yli 1 000 l WV räätälöidyillä bioreaktoreilla. Vaiheet jakavat ohjausalustan, joten siirto koskee prosessiparametreja eikä automaation uudelleenkirjoittamista.
Koska kulutettu teho kasvaa nopeuden kuutiossa ja sekoittimen halkaisijan viidennessä potenssissa. Saman kierrosluvun pitäminen suuremmassa tilavuudessa tarkoittaa siis täysin eri ominaistehoa ja leikkausvoimaa. Siirtyvä suure on kriteeri — kLa, P/V tai kehänopeus — ja kierrosluku lasketaan siitä uudelleen kussakin mittakaavassa.
Puhutaan
skaalauksestasi
Kerro, missä mittakaavassa olet nyt ja mihin sinun on päästävä: tiimimme vastaa 24 tunnissa.
