生物反应器 平行发酵罐返回列表页

平行生物反应器

生物平行反应器具备先进生物过程控制和自动化操作,适于细胞培养及微生物学的研发和工艺开发。平行过程控制、所有相关参数的精确控制、用户自定义方案和众多自动化控制程序等特性,使得过程研发更快捷更高效；如微生物、光合细菌、哺乳动物、人类细胞、干细胞应用以及生物燃料和生物合聚物过程研究。

什么是平行生物反应器?简单来说,本质是多个反应器联用,但是实现了多个生物反应器(发酵罐)的参数同步设置、同步启动、同步停止、同步标定传感器、培养基同步灭菌等所有操作条件的同步化,使其保持各项参数的高度一致性和结果可重复性。为什么是平行生物反应器?合成生物学的一个主要特点就是高通量化,这就要求样本之间要有高度的平行性和一致性,保证结果可比性和可靠性。然而,传统的多联发酵罐只是把多个发酵罐连在一起,其中的每个发酵罐的参数设置、启动、停止、标定、培养基的配制灭菌等还是分别操作,罐与罐之间的这些操作缺乏同步性和条件一致性,结果误差极大。因此,对于高通量发酵过程来说,只有平行生物反应器才能满足高通量样本处理需求下的条件一致性。

平行性-软硬件结合

"平行性"是衡量平行生物反应器性能的综合指标,其硬件基础是如泵、阀门等执行元件及仪表、变送器等检测元件的稳定性(stability)和一致性(consistency),以及控制系统的稳健性(robustness)。平行生物反应器的核心功能是实验设计(DoE)和高通量筛选(high-throughput screening),使用过程中会产生大量的数据。因此平行生物反应器必须配备具有强大数据管理系统(data management system)。同时,操作平行生物反应器工作量大,容易出错,平行生物反应器所配套的软件必须高度的自动化与智能化。软、硬件的结合是平行生物反应器的灵魂,是平行生物反应器与多个独立反应器联用的根本区别。

"平行生物反应器"与"多联反应器"的区别

稍具规模的实验室或者发酵工厂,都不止有一台反应器设备。把这些反应器都用来做同一个实验,甚至用于实验设计,是不是就相当于平行生物反应器了呢?显然不是。即便多台一个厂家的生物反应器在一起,所有操作条件都一样,原料与菌种也一样,但是结果却总是不一样,有几台设备可能一直高于平均水平,而另外几台低于平均水平。所以可以明确的说,多个反应器凑在一起的"乌合之众",是不能称为平行生物反应器的。或者至少不符合我们对平行生物反应器的定义,也不能胜任平行生物反应器最重要的应用如 DOE 等定量分析的需要,

平行生物反应器"平行性"的关键性决定因素：

表面看来"一样的设备和操作",为什么实际效果会千差万别呢?其实,无论是设备还是操作,是无法做到一样。搅拌桨尺寸安装总有误差,仪表的精度有限,模拟量传输有损耗。这些细微的误差貌似关系不大,但是对于微生物来说,尤其是 E.Coli 这样20分钟就能分裂一次的菌来说,设备和操作之间的细微差别对菌体造成的影响也从一代传递到下一代,成指数放大。即便是理想的情况,假设所有硬件都一样,流体的运动和扰动也都是随机的而闭环控制器的动作也因此是随机的。大型发酵罐设备,混合时间可能就要几十分钟甚至更长,宏观的操作条件和局部的测量参数无法代表菌体所能感受到的围观环境。从统计学的角度来说,有很多菌繁殖了一代甚至数代了,都还没有经历真正的操作条件。正所谓失之厘,谬以千里,每一个发酵罐里,都在日复一日验证着蝴蝶效应。因此,对平行生物反应器的平行性的追求是没有终点的,打造真正的平行生物反应器,不是个一蹴而就的过程。需要对设备的整体和所有部件的工作原理有深刻的理解,比如将强弱电分开,保障了电极等传感器信号免受干扰;罐体之间同一参数的控制来自于同一模块,控制更精准,差异更小;罐体数量可成自由成组增减,相比于多联罐或多个独立的罐体,平行生物反应器内多个罐体的参数曲线一致性、平行性、以及重复性更好;相同参数控制下,不同罐体的参数曲线高度重合。

技术特点：

1、可平行控制2~48个罐体,罐体数量任意增加,积木模块式增加,无需复杂式链接,直插网线即可控制。

2、罐体容积灵活可选,250ml/500ml/1000ml任意搭配,可相互互换,底座通用。

3、控制器模块化设计,可根据不同实验需求进行灵活配置

4、每个罐体可独立控制温度、搅拌、pH、DO、补料、消泡、通气（包括自定义级联控制）

5、可调整蠕动泵精确控制补料量、实现批次、流加、连续及灌流培养

6、可扩展细胞密度、尾气分析、萄糖在线检測、补料称重等功能模块

7、MC-bio生物过程大数据分析软件提供先进的过程控制和数据分析,支持DOE实验设计

应用：

• 微生物发酵（细菌、酵母、真菌）

• 悬浮细胞培养（哺乳动物、植物、昆虫）

• 利用微载体进行贴贴壁细胞培养

• 培养基优化、克隆筛选

• 小规模蛋白质表达、抗体表达

• 工艺开发和工艺优化

技术参数：