傳感器在一次性生物反應(yīng)器培養(yǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

充足的氧氣供應(yīng)對于細(xì)胞周期中所有能量消耗過程的正常運行至關(guān)重要。一次性生物反應(yīng)器在實驗室規(guī)?；囵B(yǎng)動物細(xì)胞中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在細(xì)胞培養(yǎng)過程中的有效通氣是實現(xiàn)高細(xì)胞密度和高產(chǎn)品濃度的一項要求。一次性生物反應(yīng)器可確保在1 升規(guī)模的動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中提供充分的氧氣供應(yīng)和高生產(chǎn)率。

一次性生物反應(yīng)器培養(yǎng)系統(tǒng)

在受控培養(yǎng)系統(tǒng)中，例如常見的攪拌罐生物反應(yīng)器，氣體供應(yīng)自動化控制。通過調(diào)整攪拌、充氣速率和/或氧飽和度的特殊控制級聯(lián)用于規(guī)避氧氣限制。然而，這種控制在普通的實驗室細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備中是不可用的，這些設(shè)備主要由易于使用和低成本的設(shè)備組成。這些設(shè)備中的大多數(shù)是表面充氣的，因此受到水平液面的限制。這通常會導(dǎo)致氧氣供應(yīng)受限；例如，使用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)瓶無法實現(xiàn)最佳細(xì)胞密度和產(chǎn)品濃度。一次性生物反應(yīng)器是一種一次性的獨立培養(yǎng)裝置，它是為快速細(xì)胞培養(yǎng)而開發(fā)的，通過確保充足的氧氣供應(yīng)而無需使用復(fù)雜的設(shè)備和高攪拌速率。它易于使用，可實現(xiàn)具有成本效益的實驗室規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)，建議的工作體積為 1 升。

一次性生物反應(yīng)器的主要特點是集成的膜曝氣和攪拌系統(tǒng)，可在細(xì)胞培養(yǎng)過程中實現(xiàn)氣體傳輸。中空纖維膜纏繞在攪拌棒上，攪拌棒在尖端包含鐵芯。攪拌是通過磁力驅(qū)動單元實現(xiàn)的。隔膜泵補(bǔ)充了設(shè)置；它將環(huán)境空氣通過無菌過濾器送入中空纖維膜。在工作條件下，氧氣和二氧化碳從中空纖維膜擴(kuò)散到細(xì)胞懸浮液中。中空纖維的多重纏繞代表了（活性）曝氣表面的巨大增加。因此，氧氣不會限制細(xì)胞生長，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)瓶相比，它的生產(chǎn)能力會更強(qiáng)。如果需要特殊氣體，該組件可以放置在培養(yǎng)箱中（例如 CO2培養(yǎng)箱）。

在發(fā)酵和細(xì)胞培養(yǎng)過程中，溶解氧測量是保持細(xì)胞優(yōu)化條件的重要環(huán)節(jié)。

在發(fā)酵器/生物反應(yīng)器中的溶解氧水平過低，就會影響生長率、營養(yǎng)攝入、細(xì)胞形態(tài)和代謝物合成， 導(dǎo)致產(chǎn)量下降，較終產(chǎn)品質(zhì)量偏低。 但如果水平過高，就會形成活性氧，氧化培養(yǎng)基的成分，造成細(xì)胞變異。 此外，在需要大功率壓縮機(jī)注入空氣的大型發(fā)酵器中，過高的鼓泡會造成能源的嚴(yán)重浪費。 因此，將溶解氧保持在要求的范圍內(nèi)是程序優(yōu)化的關(guān)鍵。

只有當(dāng)安裝在發(fā)酵罐/生物反應(yīng)器中的溶解氧傳感器，其測量非常可靠的情況下，才有可能進(jìn)行準(zhǔn)確的氧氣控制。 在傳感器測量頭位置聚集或覆蓋的氣泡，會對傳感器信號產(chǎn)生噪音。 錯誤測量峰值或低谷可能會造成不恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)鼓泡或補(bǔ)飼，引發(fā)控制發(fā)酵/細(xì)胞培養(yǎng)策略方面的問題。

工采網(wǎng)小編為大家介紹兩款溶解氧傳感器，KDS-25B是一款獨特的原電池式傳感器，是專門為水質(zhì)控制而開發(fā)的。這款溶解氧傳感器最顯著的特點就是，使用壽命長，不受CO2影響。溶解氧傳感器KDS-25B 使用特殊酸性電解液，陰極采用惰性金屬金，陽極采用金屬鉛，氧氣以擴(kuò)散的方式通過氟樹脂膜參與氧化還原反應(yīng)，構(gòu)成一種氧鉛蓄電池，然后由內(nèi)部電阻將氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)化成電壓輸出。產(chǎn)生的電流與溶解氧的濃度成正比，嚴(yán)格地來說是與氧分壓成正比（溶解氧含量越高，透過氟樹脂膜參與反應(yīng)的氧分子越多）。

美國Global Water WQ-FDO光學(xué)溶解氧傳感器測量正基于一種減毒的熒光信號測量在一個定義的時間框架。熒光染料是刺激的傳感器膜由一個短波長光源。通過重新陷入被動狀態(tài),發(fā)出長波光線,這是記錄為測量信號。如果氧接觸染料通過擴(kuò)散膜背散射光的周期縮短accord-ing樣品的氧濃度。光學(xué)測量或多或少是一個高度精密的時間測量。為了處理這些時間盡可能精確測量,傳感器光學(xué)校準(zhǔn)光速。WQ-FDO被專門設(shè)計來滿足環(huán)境的要求要求moni-toring和科學(xué)研究領(lǐng)域,提供長期的、準(zhǔn)確和可靠的溶解氧mea-surement。傳感器已經(jīng)極低的電力re-quirements和4 - 20毫安輸出使其適合納入遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測設(shè)施。想了解更多溶解氧傳感器，歡迎咨詢工采網(wǎng)在線技術(shù)工程師。

審核編輯：符乾江