Celkweeksystemen voor bioreactorprocessen met een hoge celdichtheid

Een uiterst nauwkeurige motor en overbrenging zorgen voor de regeling van het toerental van de menger, zodat het zuurstofgehalte in deze veelzijdige bioreactor op peil blijft.

Afbeelding 1: De AES-bioreactor biedt een aantal regelmogelijkheden om de celkweekproductie te automatiseren.

Bioreactoren zijn ontworpen voor uiteenlopende werkzaamheden, gebaseerd op individuele toepassingen. De kleinschalige AES-bioreactor (Oceanside, CA) is een celkweeksysteem dat uiteenlopende controleerbare mogelijkheden biedt om de celkweekproductie te automatiseren (zie afbeelding 1). De glazen reactor is herbruikbaar en autoclaveerbaar, ideaal voor onderzoek in een vroeg stadium, productontwikkeling en commerciële toepassingen. De roestvrijstalen onderdelen en bovenplaat zorgen voor een langere levensduur van het benchtopsysteem. De besturingshardware en -software voldoen aan 21 CFR Part 11, GMP/GLP en ISA-88 en beantwoorden aan uiteenlopende wettelijke eisen. 

Het bedrijf ontwikkelt en produceert al meer dan tien jaar systemen voor de life sciences sector die worden gebruikt voor de eerste analyse- en evaluatiefase van geneesmiddelen voor diverse biotechnologische toepassingen. Het bedrijf ontwikkelt en produceert benchtop-units van 2 tot 15 liter. Elk systeem creëert de ideale omgeving voor een breed scala aan cellijnen en organismen en ondersteunt processen met hoge celdichtheid. Dankzij de geïntegreerde regelingen voor de zuurgraad en het opgeloste zuurstof en 4 gasmassastroomregelingen kan de gasomgeving in de reactor worden aangepast aan uiteenlopende toepassingsbehoeften. Typische toepassingen zijn cellijnsystemen van bacteriën en zoogdieren. Deze bioreactoren kunnen worden gebruikt voor solera-, seed-train-, perfusie-, N-stage-batch- en fed-batch-processen. 

Elke benchtop-unit is ontwikkeld met een gestroomlijnde extern geplaatste quad-pomp die waardevolle werkruimte bespaart, of hij nu in het lab of in een commerciële omgeving wordt gebruikt. Als onderdeel van een geautomatiseerd proces maakt de industriële controller procesbewaking en -regeling op afstand mogelijk, ongeacht of een netwerk beschikbaar is. Dankzij een intuïtieve gebruikersinterface kan het apparaat eenvoudig worden bediend. Daarnaast kan de gebruiker op elk moment alle actieve processen van het celkweeksysteem in de bioreactor controleren en aanpassen.

De AES-systemen hebben een modulaire besturingslaag die eenvoudig in een bestaand gedistribueerd besturingssysteem kan worden geïntegreerd. Online aanpassingen, historische gegevens en systeeminformatie worden op afstand via een netwerkcomputer of lokale gebruikersinterface weergegeven. Bovendien is alle besturingssoftwarecode transparant en op een open protocol gebaseerd, waardoor gebruikers zelf wijzigingen kunnen aanbrengen en updates kunnen uitvoeren.

De zuurstof wordt continu gemonitord en het motortoerental wordt aangepast om het door de gebruiker ingestelde zuurstofniveau te behouden. Normaal gesproken ligt het toerental van de BLDC-motor tussen 100 en 300 rpm. Wanneer de bioreactor wordt gebruikt voor culturen met een hogere dichtheid, zoals bacteriële fermentaties, kan het toerental oplopen tot meer dan 1200 rpm. In dat geval wordt een geborstelde motor van maxon ingebouwd die het systeem het hogere koppel verschaft dat voor dergelijke toepassingen nodig is. 

Afbeelding 2: In de AES-bioreactor zijn motoren met een hoge precisie geïnstalleerd zoals de DCX-aandrijvingen van maxon om de zuurstofniveaus op peil te houden. © maxon

De menger wordt door een hoogwaardige borstelloze gelijkstroommotor (BLDC) en overbrenging aangedreven die door maxon zijn ontworpen en vervaardigd (zie afbeelding 2). De bewegingscomponenten zijn voorzien van een geïntegreerde encoder en in een IP-geclassificeerde behuizing geïnstalleerd. Al deze precisiebewegingscomponenten zijn vervolgens in de roeras geïntegreerd en met de menger verbonden. Er wordt een extra feedbackloop naar het besturingssysteem gebruikt om de juiste temperatuur en zuurstofdosering te handhaven die voor de respiratie van zoogdiercellen nodig is.

Conclusie

Bij zeer gevoelige apparatuur zoals de AES-bioreactor moeten gebruikers erop kunnen vertrouwen dat het systeem volgens de normen werkt. Het geavanceerde ontwerp en de hoogwaardige productie van elke maxon motor zorgen voor precisie en een langere levensduur van de apparatuur. Dit is een van de stabielste desktop-units op de markt, ook vanwege de integratie van het juiste roersysteem en het hoogwaardige ontwerp van de andere componenten van de bioreactor.