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生物反应器--Applikon

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· BioBundle　生物反应器系统
· BioSep　先进的声学细胞截流设备
· AppliFlex　一次性生物反应器
· μ-24　生物反应器
· 生物反应器尾气分析

　　Applikon 公司是全球生物反应器三大品牌生产商之一，开发、生产和供应研究和生产用途的生物反应器系统。公司总部位于荷兰，其蒸汽锅灭菌的生物反应器是世界工业的标准，从实验室到中试规模的生物反应器一直都是行业的领导者。Applikon Bi-otechnology能为用户提供从实验室到中试、生产（1L-25000L）的微生物、动物细胞培养和植物细胞培养的全系列的生物反应器。

Applikon Biotechnology的专长：
　·发酵技术
　·细胞培养技术
　·过程工程
　·灭菌和消毒过程
　·验证程序
　·机械和电子工程
　·控制系统工程
　·软件开发和自动化

BioBundle　生物反应器系统
是用户发酵项目起动和运行最快、最简单和最经济的方式。完备、易于组装的预装BioBundle系统，包括用户需要的所有配件，能满足广泛的各种应用。
每个BioBundle系统都是由最好的材料按GMP的标准制造而成。所有接触培养液的材料是由316L不锈钢、EPDM、硅胶橡胶、PTFE、或是硼硅酸盐玻璃制成。Bio-Bundle生物反应器具有1L、3L、7L、15L和20L用于微生物或细胞培养的型号，可用于培养细菌、酵母、真菌，哺乳动物细胞和植物细胞。

ADI 1010生物控制器
　　ADI 1010生物控制器是Applikon产品系列最小和最智能化的控制器。它是特别为实验室规模生物反应器的过程开发而设计的，提供给用户使用简单和功能强大的设备，可进行精确和可靠的过程控制。它能控制pH、温度、溶氧、泡沫/水平和搅拌速度。
　·符合GAMP标准
　·可与蒸汽灭菌和台式不锈钢反应器相兼容
　·简单、直观的操作
　·易于改变需求和应用
　·八个数字和五个模拟输出，具有计算机串口，可与计算机相连
　·每个反应罐有一个ADI 1010 控制器，减少出错和故障的机会
　·ADI1010外形可通过BioBundle软件的外形工具进行修改

产品系列
●实验规模生物反应器
由于它的可靠性和操作简单，Applikon是全球市场的领导者，它具有质量高和模块式设计的特性，并且容易升级。
　·1-20L 玻璃罐体蒸汽锅灭菌的生物反应器系统
　·7-30L不锈钢原位灭菌的台式反应器系统

●中试生物反应器
　·20-110L蒸汽锅灭菌不锈钢的生物反应器系统
　·20-300L不锈钢原位灭菌的中试生物反应器

●工程级反应器
　　可为顾客设计达25000L生物反应器系统

●测量，控制和软件
　　Applikon自20世纪80年代中期起一直为用户提供软件和控制系统解决方案。这些产品是由软件和电子专家与生物反应器使用者密切合作开发的。软件和控制器被用于实验室规模到生产规模，符合大多数国际制药标准。主要特点是操作简单和控制精度高。

BioSep　先进的声学细胞截流设备
随着基因组的进展，需要快速生产不断增加的蛋白质数量。新型蛋白质需求的增长，促进更有效和更可靠的动物细胞培养生产技术的开发。目前，这导致使用更简单和高生产效率的方法快速传播使用。
灌流技术被用于提供：
　·高细胞密度
　·高体积生产率
　·操作成本低

　　搅拌的灌流培养，可以通过分离流出液中的细胞，并将它们保留在反应器中，同时补加新鲜的培养基，来达到高的细胞密度（超过107个细胞/ml）。
　　灌流培养的体积产量几乎可以比批次培养高两个数量级。在某些情况下，产物的浓度可提高到5倍。需要的反应器体积可以显著地降低（100倍）！
　　由于灌流培养能持续几个月，它的经济上的好处显而易见，包括它能减少反应器接种和周转的劳力。采用超声分离的创新技术，可显著地降低制药工业的生产成本。
　　AppliSens的BioSep是第一个实现哺乳动物细胞灌流培养可靠和经济的解决方案。
　　BioSep声学分离技术可用于研究、中试和产业化规模。
　　使用BioSep声学分离设备进行灌流培养，典型过程是不断向生物反应器中添加新鲜的培养基，同时将要收集的培养液流经BioSep腔体过滤将细胞截流并返回到反应器中。BioSep腔体能直接放在生物反应器顶盖上。

有几种操作模式可供选择，声频灌流系统一般可用于悬浮的哺乳动物和动物细胞培养，但也可用于贴壁的细胞系，或灌流培养植物细胞。
　　BioSep分离的原理完全是基于温和的声频引起的松的细胞积聚，然后再沉淀。与其他的细胞分离技术相比，BioSep内的声频能量网构成一个“虚拟网”，因而是更好的，无接触、无污染、不移动的过滤模式。这个技术可以进行长达数千小时的连续培养，因而大大提高稳态的细胞密度、生产率并获得高的产品质量。
　　BioSep声频过滤器不是设计来超纯化收集培养液中的细胞的。相反，少量的流失率允许控制细胞流失，这样有利于培养细胞活力。
　　BioSep典型的分离效率范围为90-99%。
　　BioSep分离腔安装在生物反应器的顶盖上。细胞悬浮液通过循环泵泵入分离腔。接着培养液被分成收集液和回流液。通过BioSep的流速可由收集泵控制。BioSep内的超声使细胞聚集并维持悬浮细胞静止，而不随收集的培养液流出。沉降的聚集细胞随返流快速回到生物反应器中，并被搅拌分散。
　　传统的细胞截流设备包括过滤器、沉降器和离心设备。不管它们设计如何，过滤表面都易结垢。沉降室和离心设备仅仅靠细胞和培养液密度差异进行分离。
　　现在用于生产抗体的主要生产设备是搅拌槽反应器。象搅拌槽反应器一样均一的系统是目前能够达到最大的单位反应器体积，具有最高的单位生产能力。这个生产能力可以通过使用细胞截流设备显著提高。
　　对细胞浓度高达2×107个细胞/ml的反应器。BioSep对收集培养液中细胞的去除率在90%-99%之间。
　　BioSep系统（10L，50，200L）的分离效率通过调节输入谐振器的声频能量，BioSep和收集泵的运行/停止循环时间比率来控制。

声频灌流培养优势（与批次培养相比）
　·提高培养基的使用效率（例如，生长培养基低血清浓度），可达5倍以上的效率。捕获和循环的细胞利用营养仅维持它们的代谢和产物的生物合成
　·10-20倍以上活细胞浓度
　·每天每个反应器体积抗体的产量比批次培养高10-100倍以上（高体积生产率）
　·由于稳态条件下，更易在线控制
　·减少产物暴露在蛋白酶条件下的时间
　·收集液中抗体浓度提高了2-5倍（与批次培养相比）
　·分泌产物的下游处理减少到一步

    由于高的声频对照，活细胞被截留在声频过滤器的效率比死细胞和细胞碎片要高得多。这导致非活细胞具有明显更高的逃逸率，从而限制死细胞在反应器中积累。这个效果对灌流有利：它选择性截流生产细胞，从反应器中去除无生产能力的死细胞。
◆BioSep的特点：
　·超声谐振场细胞过滤
　·连续操作
　·低剪切力的环境
　·简单的设计
　·紧凑的可在灭菌锅灭菌的设备
　·紧凑的在位灭菌设备
　·可放大的系统
◆Biosep的优点：
　·无物理过滤器表面结污
　·无机械部件失效
　·小的截流体积
　·快的周转时间
　·提高效率
　·宽的流速范围
　·高细胞活力
　·一致的培养环境
　·易于安装
　·易于自动化
　·减少劳力
　·CIP

◆BioSep的型号：
    目前BioSep具有10L（灌流速度为1-10L/天），50L（灌流速度为5-50L/天），200L（灌流速度为20-200L/天），1000L（灌流速度可达1000L/天）几个型号。

●灌流设置所需的泵和其他硬件（除BioSep腔体和控制器外）
    收获(集)泵是一个变速泵。在停止期间， BioSep控制器（远程）控制泵停止，加速集聚细胞沉积。这意味着收集流停止几秒，流体停留在分离腔内。几秒的停留时间会影响一点整个收获液的流速。这个泵可通过在BioSep控制器和泵之间连接一个线缆来直接控制。
    对黏附细胞培养和太大的聚集体，建议选配具有满速反转（Z288010020）的变速泵。在停止时间，这个泵能以最大的泵速使收获液反向流动。贴壁细胞能粘在声学分离腔的玻璃上。通过停止期间全速的反流（3秒），这些细胞得到小的推力而回到生物反应器。每隔10分钟的反流导致更少的细胞贴在BioSep腔内。
    除收集(获)泵外，还需循环泵、补加新鲜培养基的泵、管道及接口等。

AppliFlex　一次性生物反应器
AppliFlex是Applikon和Stedim强强联合的结果,提供一系列可靠和完全控制的一次性生物反应器系统。
　·实时测量pH、DO、温度和搅拌
　·精确控制pH、DO、温度和搅拌
　·数据Logging和SCADA（21CFR ）（选配）
　·可认证的系统（全部）
　·标配可选多种配件
　　- 三套系统
　　- 三个控制器
　·高质量的支持和售后服务（Applikon和Stedim）

●一次性生物反应器
　　AppliFlex袋由STEDIM 71膜制成。STEDIM 71是有六层膜压制而成的，结构非常结实，低气体渗透性和高化学抵抗力。接触液体内层膜（EVAM）是用EVA 树脂压制并用不含黏附剂且对气体具有很强屏障的结构共同压制而成的薄膜。膜的配方不含任何动物来源的物质。
STEDIM 71经广泛测试确保最高的产品质量：
　　生物相容性测试：符合ISO10993和USP<88>
　　物理化学测试：用乙醇和水在70℃（158℉）测试，符合USP<661>
　　化学抵抗性：按照ASTM D543-95准则来评价培养袋、管道和成分对化学试剂的物理抵抗性
　　容器/溶液的作用研究：评价经长期暴露，物质从培养袋中转移到典型的试剂中

●AppliFlex震荡器和控制器
震荡器设计符合CE标准，能用于各种反应器体积。可用键板调节频率（震荡速率）和倾斜角度。可选数据串口输出（频率和倾斜角度）和远程控制作为标准选项。
　　控制系统（pH、DO、温度和搅拌）是由标准Applikon ADI1010和ADI1025单元组成，包括压力控制（培养袋在恒压下保持）。
　　电极（pH、DO和温度）是一次性使用的。50年电极制造经验的支持以及按高质量标准生产，保证重要参数的准确和可靠的测量。生物反应器袋和电极及控制系统的结合能够适合cGMP应用。测试表明系统具有很高的Kla。

μ-24　生物反应器——大规模测试、筛选和优化研究工具
·微生物和细胞筛选和测试:
　　·新菌株
　　·高产菌
　　·克隆筛选
·优化研究:
　　·培养基
　　·补料策略
　　·过程参数
·快速、准确和大规模
·代谢工程优化工具:
　　·节省金钱，例如用C14标记的实验

●μ-24　生物反应器
采用特殊一次性的24个反应器盒的发酵和细胞培养系统，每个盒都提供单独的控制和监测反应器条件。
　　系统可同时运行24实验，每个反应器都具有单独的气体供应、温度、pH，并能连续监控每个反应器的DO、温度和pH。
　　24孔盒子低部装有膜，膜在控制系统和反应器之间形成无菌和水密封屏障。
　·独立的气体供应：空气/O2/N2和CO2/NH3
　·每个反应器温度测量和控制
　·每个反应器pH测量和控制
　·每个反应器DO测量和控制
　·轨道摇床 0-800rpm

●证实了的应用
　　大肠杆菌、啤酒酵母、芽胞杆菌、乳酸杆菌、MR-1、曲霉、木霉、CHO细胞、无细胞表达

●培养盒
　　反应器的盒子符合24孔培养板（128×86mm）的SBS标准。每孔的总体积是10ml，推荐工作体积是3ml。这特别适合苛刻的生长条件（高通气和高搅拌）。用户可根据经验调整工作体积，从一种应用转到另一种应用（1-6ml）。
　　盒子经γ射线灭菌并密封在黑色包装中。在实验过程中，培养孔可用无菌透气的胶贴密封。替代的密封可用单个带过滤器和气闸阀的盖代替。这些盖包装在6×24的经γ照射的包装里。

●控制系统
　　微型反应器系统包括奔腾的笔记本电脑系统（WindowsXP）和应用软件进行实验控制策略和数据获取。

　软件控制系统
　·输入和改变24孔反应器中的每个温度、pH、和DO的设定（软件允许用户在运行过程中改变设定值）
　·输入和改变震荡台转速的设定
　·实时监控温度、pH、DO和气体，以表格和图形显示
　·多系统控制能力
　·监控的数据以可转换的文件格式储存

生物反应器尾气分析
　　适合各种大小的生物反应器分析，从蒸汽锅灭菌到原位灭菌，从研发到生产的反应器。

●CO2
二氧化碳（CO2）是微生物细胞代谢的产物。在生物过程中，产生的CO2可用来控制生物过程或用来评价培养的生长过程，CO2探头能测量气体样品（绝对）CO2的浓度。测量原理是分光光度法，通过测量两个波长的红外光的吸收来测量CO2的百分比。在15-40℃的温度范围，探头的测量范围可达10%CO2（vol/vol%）。

●专利技术
　·对湿度不敏感
　·与温度无关

●O2
生物反应器尾气中氧的分析可用来计算OUR（氧的摄取速率）。氧探头的核心部分是二氧化锆（ZrO2）。ZrO2加热到560℃。这种型号的探头原理基于氧泵池，因而与参比气体无关。探头可用室温空气进行简单校正。给氧泵池通上电压和电流，氧泵池有限的电流与样品中氧的浓度成正比。
　　测量范围：0.1-25vol.%O2

●优点：
　·无移动部件
　·精度高
　·维护成本低
　·对其他气体的交叉敏感度低
　·与湿度和压力无关
　·用室温空气校正
　·使用简单
　·价格便宜
　·低的设备投资:
　　- 不需额外对尾气进行冷却
　　- 无需额外的气体管道
　　- 可快速放到标准接口上
　·操作成本低:
　　- 每月用新鲜空气调整
　·结实:
　　- 由1.4571钢/宝石/氟化橡胶制成
　　- 结构紧凑
　·耐用
　·长期可靠性