在生物制药、工业发酵和细胞治疗等领域,生物反应器是生产的核心,从工艺开发到GMP生产,投入最优质的培养基和细胞株,期望能获得高产量、高质量的目标产物。然而,一个尴尬的现实是:对于反应器内部正在发生的微观变化,很多时候像是在操作一个“黑箱”。细胞此刻的活性如何?代谢状态如何?营养是否即将耗尽?是否有抑制性代谢副产物积累?这些关键问题的答案,往往依赖于人工取样。
近年来,随着过程分析技术(PAT)的快速发展和QbD理念驱动,针对以上痛点,研究人员开发了多种在线监测解决方案,其中,
在线自动采样系统扮演着承上启下的核心角色,是实现高精度、高频次细胞活率在线分析不可或缺的“桥梁”。
传统离线手动取样局限性
在细胞培养过程中活细胞密度(VCD)是反映细胞培养健康状态的最关键参数之一。其异常波动往往是营养物质耗尽、代谢副产物积累、病毒感染或细胞凋亡开始的早期信号。传统的离线检测方式存在取样操作繁复、污染风险高、数据滞后失实,难以及时干预等明显缺陷。
因此在线自动化监测细胞活率,对于
提升工艺理解、优化生物工艺、保证产品一致性、实现智能制造至关重要。
在线自动采样系统价值与应用
在线自动采样系统并非一个简单的取样自动化模块,而是一套高
连接生物反应器与分析仪器的“智能桥梁”,让过程分析技术(PAT)和 质量源于设计 (QbD) 的理念得以真正落地。
引入在线自动采样系统,带来的不仅是对研发生产人力的解放,更能为生物制药企业研发生产智能化转型注入强大动能。
工艺开发与优化
在DoE(实验设计)研究中,高通量的自动采样能够快速生成大量高质量、高一致性的数据,帮助研究人员精准建立细胞生长、代谢与关键工艺参数(CPP)之间的关系模型,大幅缩短开发周期。
过程控制与放大的锚点
监测的细胞活率数据是进行高级过程控制(APC)的基础。例如,在灌流培养中,细胞活率是控制细胞截留装置清洗频率和灌流速率的直接依据;在批次/补料批次培养中,可用于确定最佳补料时间和收获时间,最大化产品产量。
技术转移与大规模生产
在线监测系统确保了从实验室规模到中试再到生产规模的技术转移过程中,关键过程参数(CPP)和关键质量属性(CQA)的一致性。自动采样提供的连续、可靠数据是验证不同规模下工艺性能一致性的有力证据。
生物制造连续流强化工艺
连续生物工艺(如连续灌流、连续补料)是行业未来方向,其稳定运行极度依赖于实时、可靠的在线监测数据。
EAS在线自动采样系统
EAS在线自动采样系统是由浚真生命科学自主研发的用于多联平行生物反应器与Cytscop®Pro智能细胞计数仪之间的流体处理系统,具有精准的流体控制能力,能够实现从自动采样、稀释到清洗的全流程无人化操作,最终实现持续监测细胞密度和活力。
实验《EAS在线自动采样系统的性能评价》结果表明,
EAS在线自动采样与人工采样结果一致且稳定,相对误差在5%以内,两种采样方式测量结果没有显著性差异。EAS采样自动稀释的线性回归分析结果显示,R²>0.9998,说明EAS采样自动稀释测量结果具有非常好的准确性;自动稀释在与手动稀释样本相比,测量结果没有显著性差异,结果一致性高。
图:两种采样方式在不同浓度下活率测量结果
图:EAS采样自动稀释线性
随着生物药品的竞争日益激烈,对工艺效率、产量一致性和法规符合性的要求越来越高,在线自动取样系统将成为保证产品质量、降低整体风险、实现生产智能化的关键基础设施。无论在进行工艺开发、过程优化,还是正在进行cGMP生产,是时候告别细胞培养的“黑箱”操作,拥抱自动采样技术,推动企业更深入地洞察工艺本质,打造更稳健、更高效、更智能的生物制造未来。