Uppskalning av bioprocess från bänk till produktion
Att överföra en process från en skala till en annan är inte att multiplicera en volym: det ändrar hur kulturen får syre, hur den blandas och vilken skjuvning den utsätts för. Den här sidan samlar kriterierna en överföring mäts mot och den fyrstegsväg, från 250 mL till över 1 000 L WV, som Vinci-plattformen följer.
Från forskning till produktion, en plattform
Samma parametrar och Bioflex™-recept tar dig från bänk till industriell skala och minskar överföringsrisken mellan stegen.
In situ-steriliserbara bioreaktorer och fermentorer för FoU
BioSIP-serien.
Se systemet →
In situ-steriliserbara bioreaktorer och fermentorer för pilot och produktion
BioFerm-serien.
Se systemet →
In situ-steriliserbara bioreaktorer och fermentorer i stor skala
Skräddarsydda bioreaktorer.
Se systemet →Vad en skalöverföring mäts mot
De kan inte alla bevaras samtidigt: skalning vid konstant specifik effekt ger en annan periferihastighet. Uppskalning är att välja vilket kriterium som gäller och dokumentera vad som tillåts variera.
kLa
Den volumetriska syreöverföringskoefficienten är det kriterium som oftast används för aeroba processer: den hålls konstant mellan skalorna eftersom den avgör hur mycket syre som faktiskt når biomassan. Den ändras med omrörningshastighet och gasflöde, så samma värde nås i varje skala med en annan kombination av de två.
Specifik effekttillförsel (P/V)
Effekten som avges per volymenhet kopplar blandning till skjuvning. Att hålla den konstant bevarar blandningsregimen, men när volymen växer tvingar den fram lägre omrörningsvarvtal — därför överförs inte en process genom att kopiera varvtalet.
Omrörarens periferihastighet
Den bestämmer den skjuvning cellerna utsätts för. För känsliga kulturer — däggdjursceller, mycelbiomassa — är det ofta den begränsning som går före de andra, och den avgör omrörarens geometri före dess hastighet.
Specifikt gasflöde (vvm)
Gasvolymer per vätskevolym och minut överförs inte linjärt: i större skala innebär samma vvm betydligt mer gas, med mer skum och kraftigare CO₂-avdrivning. Vanligen skalas gasens ythastighet i stället för vvm.
Geometrisk likformighet
Förhållandet höjd/diameter, omrörardiameter mot kärldiameter, antal och placering av bafflar: att behålla proportionerna mellan skalorna är det som gör processdata jämförbara. Där full likformighet inte är möjlig väljer man vilket förhållande som ska bevaras.
Blandningstid
Tiden kärlet behöver för att bli homogent igen efter en tillsats ökar med volymen. I produktionsskala är det den som avgör om en bas- eller näringstillsats skapar en lokal pH- eller substratgradient innan den fördelas.
Vad som förblir detsamma när skalan växer
Samma recept
Bioflex™ följer samma process från bänk till industriell skala: recept, sekvenser och matningsprofiler överförs mellan stegen i stället för att skrivas om.
Samma topplatta
Topplattan på bänksystemen är densamma från glaskärlet till det i rostfritt stål: prober, portar och provtagningsupplägget förblir de som processen utvecklades på.
Samma uppmätta parametrar
pH, löst syre, temperatur, tryck och biomassa mäts med samma mätkedja i varje skala, så bänk- och pilotdata kan jämföras utan avstämning.
Enhetlig sterilisering
Från autoklavering på bänken till sterilisering in situ i pilot- och industrisystem är SIP- och CIP-cyklerna automatiserade och loggade: skalsprånget ändrar inte hur processen valideras.
Vanliga frågor om uppskalning
Steget från skakkolv till bioreaktor ändrar hur kulturen får syre: i kolven sker utbytet över ytan, i bioreaktorn via bubblor. Man börjar därför med att fastställa det kriterium som ska bevaras — för en aerob process nästan alltid kLa — och härleder i varje skala den kombination av omrörning och gasflöde som når det, och kontrollerar att periferihastigheten håller sig under vad cellinjen tål. På Vinci-vägen görs detta arbete på bänksystem från 250 mL till 30 L WV och överförs till de följande stegen med oförändrade recept och mätkedja.
Sex kriterier används i praktiken: kLa, specifik effekttillförsel P/V, omrörarens periferihastighet, specifikt gasflöde, geometrisk likformighet och blandningstid. De kan inte alla bevaras samtidigt: skalning vid konstant P/V ger till exempel en annan periferihastighet. Uppskalning är att välja vilket kriterium som gäller för processen och dokumentera vad man accepterar varierar.
Vägen omfattar fyra steg: 250 mL – 30 L WV på bänken med Biobook-serien, 20 – 100 L WV för in situ-steriliserbar FoU med BioSIP-serien, 250 – 800 L WV för pilot och produktion med BioFerm-serien, och över 1 000 L WV med skräddarsydda bioreaktorer. Stegen delar styrplattform, så överföringen gäller processparametrarna och inte att skriva om automationen.
Därför att den avgivna effekten växer med hastigheten upphöjt till tre och omrörardiametern upphöjt till fem. Samma varvtal vid större volym innebär alltså en helt annan specifik effekt och skjuvning. Det som överförs är kriteriet — kLa, P/V eller periferihastighet — och varvtalet räknas om utifrån det i varje skala.
Låt oss tala om
din uppskalning
Berätta vilken skala ni är på i dag och vart ni behöver nå: vårt team svarar inom 24 timmar.
