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搅拌式生物反应器

立方形生物容器的生产、供应和验证。

颇尔的高性能一次性搅拌式生物反应器可实现优异的混合和传质,并支持更高细胞密度

对于能满足性能、功能、验证要求的用户处理系统,其一次性设备的开发与研究是非常困难的,尤其对于像生物反应器这类复杂、自动化的设备。但同时也带来了引领变革传统系统性能以及提供实践优势的创新机遇;例如更快的系统设置、更短的周转时间和设备停机时间以及更安全的产品处理。

 

来自BioProcess International的这篇文章将讨论开发下一代一次性搅拌式生物反应器的设计过程考虑。由于不需要在线灭菌和在线清洗的要求,因此有可能采用立方形而不是圆柱形的新型设计。这在产品可行性和工艺安全性方面带来了一系列的性能优势和改进。  

 

选择一次性搅拌式生物反应器平台时的关键考虑

 

一次性生物反应器的性能至少优于或等于传统不锈钢生物反应器,具有可再现且稳健地表达高细胞密度、高细胞活力和高表达水平。整个设计需要有利于实现最佳混合和传质性能,混合和传质是生物反应器批次成功的关键性能指标。高水平的细胞培养依赖于均质的生长环境,该环境可在较短的时间内维持充足的气体供给和营养供应。

 

精心设计的生物反应器平台需要确保最少的人员干预以避免操作员失误,这也是一次性生物容器在首次安装、细胞培养处理步骤和最终生物容器拆卸时所需要的。生物容器泄漏是许多一次性生物反应器面临的挑战-特别是规模较大时-必须考虑保护生物容器的制造、包装和运输,确保其尽可能自动化。  

 

一次性部件有利于终端用户的部分验证证工作,也避免了清洗验证。但是,它们在涉及药品生产的材料接触方面也带来了法规要求相关的新挑战。为了促进实施,必须对一次性生物反应器制定良好的文档记录。例如,所用的一次性成分已按照有关可提取和可浸出物的标准化BPOG指南进行了测试。除了材料表征数据以外,一次性生物反应器还需要大量验证、认证和应用。  

 

为了最大程度地实现一次性设备所提供的生产灵活性性能,使用具有高调节比以及可扩展性良好的搅拌釜式反应器系列是有益的。特别是对于CMO和工艺开发实验室,生物反应器通过可靠的软件性能支持各种细胞系要求,满足动态工艺需求。

 

类似于传统不锈钢设备,一次性生物反应器必须受到控制并对其进行自动化,在工艺过程中,随时按需提供控制器间的级联通讯。除了标准的pH、溶解氧和温度控制功能以外,还具有将其它探头插入生物反应器以此提高额外的性能需求,。理想情况下,一次性生物容器具有若干集成一次性传感器,这将避免其它用户操作以及潜在的错误和污染源。

颇尔生物反应器

客户评价如何?
divya goel

Divya Goel, MBS

技术和业务开发

Celltheon Corporation

“Allegro平台是一个集成的、可高度扩展的制造解决方案,使得工艺开发和后续生产更简单。通过解决P/V等关键可扩展性参数的先前局限性,降低了规模放大所花费的时间和资源。因此,该平台可缩短时间和COGS,直接造益于患者。

 

“许多生物仿制药开发商成功开发了“实验室规模”的生物仿制药,但他们在工艺放大时,其生产率和/或品质的下降使得这些项目无法商业化。第一代一次性生物反应器具有一定的局限性,Allegro平台已经解决了许多问题,使得其在复制实验室规模工艺方面独一无二,这确实是一个可扩展的平台。”

 

 

“病毒载体的大规模生产通常使用生物反应器进行。但是,生物反应器设计会严重影响工艺性能。因此,Brammer bio投入时间和资源去评估处于理论和工艺开发实验室阶段不同的潜在生物反应器技术。

 

“经过仔细考虑后,我们选择了颇尔上游和下游平台,包括Allegro™ STR一次性搅拌釜式生物反应器系列以及用于贴壁工艺的iCellis®生物反应器系统,这种用于生产病毒载体的反应器的优点有:易于使用、与用于生产载体的细胞生产相容、细胞生长和载体产率、可靠的耗材供应链以及规模可放大至2000L。该生物反应器正在Brammer的Cambridge和Alachua工厂进行安装。”

richard snyder phd brammerbio

Richard Snyder, PHD

首席科学家、创始人

Brammer Bio

新一代方形生物反应器:

立方形一次性生物反应器设计的优点

当在线清洗和在线灭菌不再被需要时,立方形生物反应器可为用户提供许多优势,例如:

 

  • 优异的混合和传质,带有集成挡板
  • 符合人体工程学的袋子的安装与拆卸装卸 
  • 减小体积、1:1长径比,高度<3m 
  • 简化生物容器生产,降低泄漏风险

 

 

颇尔Allegro™ STR系列一次性生物反应器使用直接底部驱动的叶轮完善了高功率输入的设计,从而提高了氧气传输速率,缩短了混合时间。大量的表征和工程性能工作已经对此进行证明。

 

 

对于圆柱形和立方体生物反应器设计之间的放大和工艺转移,应该采用常规的放大策略。以下使用说明介绍了该策略:先从10L圆柱形台式容器放大至Allegro STR 200L,然后继续放大至1000L生物反应器,kLa(描述生物反应器在给定运行条件下的氧气提供效率的体积传质系数)在这期间保持恒定。但是,由于它们对流体动力学也存在影响,放大期间还要考虑可能对工艺性能、单位体积输入功率、(叶片)端速、表层通气速率和通气的影响。

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