细胞培养中的pH控制
时间：2024-03-27 阅读：848
在产品质量可接受的情况下，
为了实现细胞培养产物的高表达，
通常需要对培养操作参数进行优化。
包括物理参数、化学参数和生物参数。
物理参数
物理参数包括温度、气体流速和搅拌速度。
化学参数
化学参数包括溶解氧和CO2、pH、渗透压摩尔浓度、氧化还原电位和代谢物水平(底物、氨基酸和废物副产物)。
生物学参数
生物学参数用于确定培养物的生理状态，包括活细胞浓度、活力和各种细胞内外测量，如NADH、LDH水平、线粒体活性和细胞周期分析。从优水平的微环境参数的变化可以对培养性能，生产力和产品质量产生巨大的影响。
典型的生物反应器配备了
温度、压力、搅拌/摇摆、pH和溶解氧控制
pH是一个重要的测量和控制变量即使是0.1个单位的偏差，也会显著影响培养物的生长和代谢。
细胞培养基通常使用碳酸氢钠作为缓冲剂，通过结合通入CO2降低pH，添加碱液提高pH对pH进行严格控制。初始细胞生长阶段一般伴随着乳酸的积累，因此细胞培养初始阶段首选高pH(≥7.0)。
当乳酸积累超过了培养基的缓冲能力，pH值会向下漂移，这时需要添加碱液提高pH,添加碱液会导致培养基渗透压升高。在合成过量乳酸的细胞系中可能有风险，因为高pH、高乳酸和高渗透压级联常导致细胞生长延迟和细胞死亡加速。
当细胞停止生长时，乳酸的产生速度会大大降低，或者被消耗掉。伴随的pH向上漂移被CO2喷射所抵消。因此，pH设定点和控制策略(如死区)与溶解的CO2水平、用于pH控制的碱消耗以及渗透压密切相关。pH水平能在一定程度上体现细胞培养液中细胞的生长状态。
pH 控制策略的特点通常是在设定点附近有一个宽死区，允许培养物 pH 值漂移而不会触发碱或CO2的添加，是控制渗透压或溶解CO2的可行的替代方案。平衡 pH 值对细胞生长、乳酸合成、渗透压和溶解CO2的影响，在工艺优化过程中作为关键考虑因素。由百林科自主生产制造的CytoLinX® WB一次性波浪式生物反应器， 其pH控制灵敏度高，反应迅速，pH变化可级联CO2、碱泵、酸泵实现对pH值的在线监控。
CytoLinX® WB一次性波浪式生物反应器
操作页面、pH设置页面
百林科CytoLinX® WB一次性波浪式生物反应器
产品特点
● 软件界面操作简单，运行稳定，具有审计追踪功能。
● 10L，20L，50L三种托盘规格供选择，托盘及培养袋安装均无需拆拧螺丝，简单快速完成安装操作。
● 支持灌流功能，泵流速具有自动校准功能，实现精准补料及收获。
● 通气，pH/DO，灌流功能模块可根据工艺需求方便组合选配。
● 增加部分联动设计，更适用细胞治疗客户应用场景。
● 使用气体质量流量计 (MFC) 对气体进行精准计量。
参考文献：
Feng Li,1 Natarajan Vijayasankaran,Amy(Yijuan) Shen, Robert Kiss, and Ashraf Amanullah , Cell culture processes for monoclonal antibody production,2010 Sep-Oct; 2(5): 466–477.doi: 10.4161/mabs.2.5.12720 MAbs.
Yang J-D, Lu C, Stasny B, Henley J, Guinto W, Gonzalez C, et al. Fed-batch bioreactor process scale-up from 3 L to 2,500 L scale for monoclonal antibody production from cell culture. Biotechnol Bioeng. 2007;98:141–154. [PubMed] [Google Scholar]
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