细胞培养工艺放大探讨
悬浮细胞培养生物反应器逐级放大工艺
悬浮细胞培养生物反应器逐级放大工艺是在生物制药和细胞培养领域中常用的方法，用于将细胞培养从实验室规模逐步放大到工业规模。
这个过程涉及到从小规模培养转移到大规模培养，确保细胞的生长和产物的产量都能得到有效控制。
以下是悬浮细胞培养生物反应器逐级放大工艺的一般步骤：1.实验室规模培养：在实验室中进行小规模的悬浮细胞培养，通常使用培养皿、培养瓶或小型生物反应器。
这一阶段用于研究细胞的生长特性、代谢产物的积累情况等。
2.初级放大阶段：在初级放大阶段，将实验室规模的细胞培养扩大到中等规模。
通常使用一些中型生物反应器或小型的生产级反应器。
在这个阶段，需要验证细胞培养的可行性和控制策略的有效性。
3.中级放大阶段：在中级放大阶段，将初级放大的细胞培养再次扩大。
通常使用大型生产级反应器，以更接近实际的生产条件。
在这个阶段，需要进一步优化培养条件，确保细胞的生长和产物的产量稳定和可控。
4.工业规模培养：在工业规模培养阶段，将中级放大的细胞培养再次扩大，以满足大规模产量的需求。
通常使用大型生产反应器，可能需要更加严格的生产控制和监测。
在这个阶段，需要确保细胞培养的一致性和稳定性。
在整个逐级放大的过程中，需要注意以下关键点：1.培养条件优化：在每个阶段，需要优化培养条件，包括温度、pH、氧气供应、营养物质等，以确保细胞的最佳生长和产物的产量。
2.工艺验证：在放大过程中，需要进行工艺验证，确保从小规模到大规模的转移不会影响细胞的生长性能和产物的质量。
3.监测和控制：在大规模培养中，需要建立有效的监测和控制策略，以保持培养的稳定性和一致性。
悬浮细胞培养生物反应器逐级放大工艺是一个复杂的过程，需要综合考虑多个因素，以确保细胞培养的成功和产物的高产。
动物细胞大规模培养技术
•动物细胞大规模培养技术
(三) 培养基与细胞系
• 动物细胞培养基是细胞赖以生长、增殖的重 要因素。天然培养基、合成培养基后，无血清 培养基开发成为当今细胞领域的一大课题。
• 无血清培养基的优势在于避免血清的批次、质 量、成分等对细胞造成的污染、毒性和不利于 产品纯化等不良影响。
•
•动物细胞大规模培养技术
1悬浮培养技术
基本操作 (1)将动物培养材料分散成细胞悬浮液\ 过滤、离心、纯化、漂洗后接种到有适 宜培养液的培养系统中。传代时按比例 稀释即可继续培养。
•动物细胞大规模培养技术
•动物细胞大规模培养技术
• 对贴壁性•细2微胞载，最体初培采养用技在术培养液中加
人一定数量的小滚瓶，增加细胞生长的 贴壁面积。此方法构造简单，成本低， 重复性好，放大过程可依靠滚瓶数量的 增加。但产率低，劳动强度大，占空间 大。微载体系统培养贴壁细胞，一定程 度上改变了以上这些不足。微载体是直 径60—250um的微珠。
•动物细胞大规模培养技术
• 采用胶原酶消化比胰蛋白酶-EDTA法可获 得更完整的细胞膜和更高的细胞活性。 胶原酶专一性好，不损伤细胞膜，效果 较好。
•动物细胞大规模培养技术
(6)分离细胞：
• 对于回收率要求不高的细胞种类，分组 沉降简单易行。
• 脱离微载体的培养液放入细长容器，于上清液 中分离收集细胞，400r／min，2min离心加速 微载体沉淀。
• 1.病毒疫苗 • 2.非抗体免疫调节剂 • 3.多肽生长因子 • 4.酶类 • 5.激素 • 6.肿瘤特异性抗原 • 7.单克隆抗体 • 8.病毒杀虫剂
•动物细胞大规模培养技术
CHO细胞克隆株放大培养与筛选2
CHO细胞克隆株放大培养与筛选2方案三细胞的悬浮驯化CHO-K1细胞的悬浮驯化及无血清培养1.取对数生长期的CHO-K1贴壁细胞，采用逐步降血清法将含10% FBS的F12培养基逐步替换为8%、5%、3%、2%、1%、0.5%FBS的F12培养基进行适应培养，每个血清浓度传代培养15~20次，使细胞在各血清浓度培养基里适应生长。
2.取适应0.5% FBS的F12低血清培养基培养条件的CHO-K1贴壁细胞，以5×105 cells/mL的密度接种到125 mL的三角细胞摇瓶中，逐步加入含有50%、70%、80%、90%、100% Sigma Ex-CELL CD CHO细胞培养基，37℃，5% CO2，100 rpm条件下进行培养液的逐步替代培养方案四三阶段悬浮驯化CHO-K1悬浮驯化培养基及驯化方法_肖志华1.将CHO-K1细胞在含有10％FBS的F-12K培养基中培养，当细胞汇合度到70～80％时，加胰酶消化，缓慢吹打混匀，以0 .4×105cells/ml的密度接种至10ml含10％FBS的F-12K培养基中传代，并观察细胞状态。
此阶段培养条件为37℃，体积分数为8％CO2培养箱，静止培养。
当细胞汇合度到70～80％，加胰酶消化并以同样的密度接种至10ml含5％FBS的F-12K培养基中。
培养两代后，用同样的方法将血清逐步降低至2.5％，培养3代，随着血清含量降低，起初细胞生长变慢，待细胞轮廓清晰、伸展状态良好之后，开始下一步降血清处理，通常细胞适应2-3代后，在血清降至2.5％之前，细胞都可以很快地扩增。
（阶段Ⅰ）2.条件培养基(Condition Medium，CM)制备：细胞在含有2 .5％FBS的F-12K培养基2-3天后，收集培养上清200g离心5分钟后，用0 .22μm的无菌滤膜过滤后待用。
3.细胞在含有2 .5％FBS的F-12K培养基中培养3代，细胞汇合度到70～80％时，用PBS洗两遍，加入胰酶消化，消化30秒后弃去胰酶，待细胞消化变圆以后，加入完全培养基（含血清）终止消化。
生物工艺放大解决方案手册
生物工艺放大解决方案手册全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：生物工艺放大是一种利用生物体系和技术来生产和加工产品的方法，它可以将生物体系中的微生物、酶、细胞等生物元素应用于工业生产领域，以实现高效、环保、可持续发展的生产方式。
在实践过程中，生物工艺放大可能会遇到一些挑战和问题，需要一份全面的解决方案手册来指导实践者如何解决这些问题。
本文将详细介绍生物工艺放大解决方案手册的制作内容和使用方法，希望能够帮助广大科研工作者更好地应用生物工艺放大技术。
一、生物工艺放大概述生物工艺放大是一种将实验室规模的生物反应器或工艺放大到工业规模的方法。
它可以应用于环境保护、食品加工、医药生产等领域，具有重要的应用价值。
生物工艺放大的主要过程包括微生物的培养、酶的提取、细胞的分离等，这些步骤都需要严格控制条件和参数，以确保生产过程的稳定性和高效性。
二、生物工艺放大的挑战与问题在实践中，生物工艺放大可能会遇到一些挑战和问题，主要包括以下几个方面：1. 微生物的选择和培养：不同的微生物对培养条件有不同的要求，需要根据具体情况选择适合的微生物，并优化培养条件，确保微生物的生长和代谢功能。
2. 酶的提取和纯化：酶的提取和纯化是生物工艺放大中的关键步骤，但这一过程复杂且易受污染，需要严密监控每一个环节，确保酶的活性和纯度。
3. 细胞的分离和培养：在细胞工程领域，细胞的分离和培养是一个关键问题，需要开发高效的分离和培养技术，以满足不同应用领域对细胞的要求。
4. 生产工艺的优化：生产工艺的优化是生物工艺放大中的关键问题，需要通过试验设计和数据分析，找到最优的生产条件，提高产品的产量和质量。
5. 安全环保：生物工艺放大涉及生物体系，存在一定的安全隐患，需要加强安全管理和环境保护，确保生产过程的安全和可持续发展。
三、生物工艺放大解决方案手册的制作内容为了帮助实践者更好地应用生物工艺放大技术，制作一份全面的解决方案手册是必不可少的。
生物工艺放大解决方案手册的制作内容主要包括以下几个方面：1. 生物工艺放大基础知识：手册应包括生物工艺放大的基础知识，包括微生物的培养、酶的提取、细胞的分离等基本概念和原理，帮助读者更好地理解生物工艺放大的工作原理。
CHO细胞培养生产抗体药物的工艺优化与放大研究工程
文献综述
CHO细胞大规模培养技术是近年来发展起来的真核细胞表达系统，被广泛应用 于单克隆抗体的生产。根据文献报道，影响CHO细胞大规模培养的主要因素包 括细胞培养基质、培养条件、细胞株选择和下游分离纯化工艺等。通过优化这 些因素，可有效提高CHO细胞培养的效率和单克隆抗体的产量。
研究方法
本研究采用CHO细胞系进行大规模培养，通过优化细胞培养基质、培养条件以 及下游分离纯化工艺，实现高效表达和纯化单克隆抗体。具体实验方法如下：
一、引言
乙肝疫苗是预防乙型肝炎病毒感染的重要手段。其中，重组CHO细胞乙肝疫苗 是一种高效、安全、易于生产的疫苗。然而，随着疫苗需求的不断增加，提高 生产效率和产品质量成为了亟待解决的问题。因此，本次演示将对重组CHO细 胞乙肝疫苗的生产工艺进行优化。
二、材料与方法
1、材料
重组CHO细胞乙肝疫苗生产所需材料包括CHO细胞、培养基、血清、胰蛋白酶、 葡萄糖、谷氨酰胺等。
参考内容二
摘要
本次演示旨在探讨重组CHO细胞乙肝疫苗生产工艺的优化。通过对现有生产工 艺的分析和研究，我们提出了一系列工艺优化方案，并对其进行了实验验证。 实验结果表明，优化后的生产工艺显著提高了乙肝疫苗的生产效率和产品质量。
关键词：重组CHO细胞乙肝疫苗， 生产工艺，优化
This article aims to explore the optimization of production process for recombinant CHO cell hepatitis B vaccine. Through the analysis and research of existing production processes, we propose a series of process optimization plans and experimentally verify them. The experimental results show that the optimized production proces
生物制药技术中的细胞培养与放大工艺优化策略
生物制药技术中的细胞培养与放大工艺优化策略细胞培养与放大是生物制药技术中至关重要的工艺环节，它涉及到细胞的生长、繁殖和产物的积累。
研究并优化细胞培养与放大工艺对于提高生物制药产品的质量和产量具有重要意义。
本文将探讨细胞培养与放大工艺中常见的优化策略，并介绍一些有效的方法和技术。
1. 细胞株的选择和改进细胞株的选择是优化细胞培养与放大工艺的关键步骤。
在生物制药中，常用的细胞株包括哺乳动物细胞、细菌和真菌等。
选择适合生产目的的细胞株是至关重要的，因为不同细胞株对培养条件的要求不同。
同时，通过基因工程技术改良细胞株，可以提高产物的表达水平和稳定性。
2. 培养基的优化培养基是支持细胞生长和产物积累的基础。
优化培养基中的营养物质、气体成分和pH值等因素，可以提高细胞生长速度和产物的质量。
此外，添加生长因子、激素或其他辅助物质，也可以促进细胞的增殖和产物的积累。
3. 培养条件的控制培养条件的控制对于细胞培养与放大的成功至关重要。
包括温度、湿度、气体浓度和混合速度等因素都会影响细胞的生长和产物的质量。
因此，通过精确控制这些参数，可以调节细胞的代谢活性和产物的积累，从而提高生物制药产品的质量和产量。
4. 搅拌和通气策略搅拌和通气是细胞培养过程中重要的工艺步骤。
适当的搅拌可以保持培养基的均匀性，防止细胞沉降和产物沉积。
而充足的通气则可以提供细胞所需的氧气和二氧化碳的排出。
通过优化搅拌和通气策略，可以提高细胞的生长速度和产物的积累。
5. 反式激活剂和代谢物调控生物制药产品的产物主要来源于细胞内的代谢途径。
通过添加适当的反式激活剂或调节代谢物的浓度，可以调控细胞的代谢途径和产物的积累。
这对于提高产品的纯度和产量非常重要。
6. 细胞的生长激素和应激蛋白调控细胞的生长激素和应激蛋白是调控细胞生长和代谢的重要因素。
通过添加适当的生长激素或应激蛋白，可以促进细胞的生长和产物的积累。
这些调节因子可以通过基因工程技术来引入细胞中，从而提高细胞的生长速度和产物的表达水平。
14 制药工艺放大研究
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等，可根据反应特点来选定。
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4. 反应条件的优化
必要性：实验室获得的最佳反应条件不一定能完 全符合中试放大要求 优化主要因素：如 放热反应的加料速度、
搅拌效率、 反应罐的传热面积与传热系数、 制冷剂等 进行深入研究，掌握其在中试装置中的变化规律，得到 更为合适的反应条件。 如： 加料，改一次投料为分次投料 降温，用冷冻盐水、5℃水
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第二十三章 制药工艺放大研究
中试放大的概念及影响因素 中试放大的研究方法 中试的研究内容 制定生产工艺规程
中南大学制药工程系
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第一节 概述
一、中试放大的概念
概念
中试放大(scale-up)：把实验室小试研究确定的工艺路线 与条件，在中试工厂(车间)进行的试验研究。
规模
一般在实验室规模上放大50 ~100倍； 对于细胞培养，通常采用10~30L以上反应器进行放大研 究。采用吨级发酵罐进行中试，更为有利； 也可结合药物的制剂规格、剂型及临床使用情况确定中 试放大规模
3.中试一般设备
l0L、50L、100L、200L、500L反应器、高压釜 配套20L高真空蒸馏装置、真空泵、水冲泵、 高位槽、储罐 蒸汽管、冷冻管 分离罐、离心机、板框过滤机、粉碎机 双锥干燥器、烘箱
中南大学制药工程系
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二、研究内容
1. 生产工艺路线的复审 2. 设备材质及型式的选择 3. 搅拌型式及搅拌速度的考察 4. 反应条件的优化 5. 工艺流程和操作方法的确定 6. 安全生产与“三废”防治措施的研究 7. 原辅材料和中间体的质量监控 8. 消耗定额、原料成本、操作工时、生产周期 的计算
细胞培养放大指南
表3 康宁聚苯乙烯滚瓶的预期细胞产量及推荐的培养液用量
康宁滚瓶
490 cm2 滚瓶 850 cm2 滚瓶 1700 cm2 滚瓶 1750 cm2 滚瓶
平均细胞产量 4.9x107 8.5x107 1.7x108 1.75x108
*假设100％铺满培养的平均产量为每平方厘米 1x105 个细胞。
培养液用量 100-150 mL 170- 255 mL 340- 510mL 350- 525 mL
图 3：Corning®T-225大培养瓶为 培养大量细胞提供了更加简单实 用的方法。
优点 可替代培养瓶，并且简单经济 可直接接触细胞表面，易于收集（采用刮取方式收集时尤为突出） 比培养瓶占用的培养箱空间小 可利用显微镜迅速判定细胞生长情况 无需其它设备
缺点 培养量大时工作量大：培养1 x 109 个细胞需20500平方厘米的培养皿
优点 传统技术，方便使用 方便使用移液管，便于细胞的加液和采集。 可利用显微镜迅速判定细胞生长情况 减少培养液外溢及培养过程的污染 无需其它设备
缺点 培养量大时工作强度较高：培养 1 x 109 个细胞时需要44个 T-225 培养瓶
（图3） 占用培养箱空间较多
单个培养瓶
多个培养瓶 冷冻保
存管 图2：康宁提供的适用于贴壁细胞和悬浮细胞培养的放大系统。
1.5 x 107
175 cm2
1.75 x 107
225 cm2
2.25 x 107
*假设100％铺满培养的平均产量为每平方厘米 1x105 个细胞。
培养液
用量
5 - 7.5 mL 15 - 22.5 mL
30- 45 mL 35 -52.5 mL 45 - 67.5 mL
当进行工艺放大时,“细胞”都在谈论什么？
当进行工艺放大时，“细胞”都在谈论什么？关键词：P/V；Mixing time；K L a；CO2 stripping细胞培养的小试工艺确定后，如何保证规模扩大后细胞生长、产品产量及质量的稳定性是一个新的考验。
简单的说，工艺放大主要是保证细胞所处的环境不变，那么工艺放大过程中“细胞”在意的主要有哪些参数？影响细胞环境的参数主要有：P/V、Mixing time、K L a和CO2 stripping。
工艺放大时常会根据这些参数进行放大，但有时不仅依靠单一因素进行放大，还会将两个或多个因素结合起来进行放大。
P/V单位体积功耗比（P/V，Power / V olume），一定程度表示混合程度，P/V值直接影响物料混合及传质。
P/V分为平均P/V和最大P/V，平均P/V可以测定反应器的总输入功率，最大局部P/V表现最高比能量耗散速率。
工艺放大时P/V可以单独使用，也可以与k L a、vvm一起使用。
P/V计算公式如下：其中，P o：功率指数；ρ：液体密度（kg/m3）；N：搅拌速率（s-1）；Di：搅不同规模反应器参考参数（图表来源：A-Mab Cass Study）Mixing time表征体系达到均质所需的时间，通过体系中添加一种标记物（如，盐、染料、放射性材料等）时，测定其达到95%均质状态所需的时间，即为混合时间。
为使测量模型更适应于细胞培养环境，推荐使用NaOH作为标记物，测量过程中采用两个pH电极测两个不同点的pH值，pH安装及NaOH添加位置如下图。
电极安装及NaOH添加位置（图表来源：Scale-Up Analysis for a CHO Cell CultureProcessin Large-Scale Bioreactors）下面图A表示标记物NaOH添加后，通过pH（上面和下面的探头）的变化表示体系从均质变为非均质，再变为均质的过程。
图B为混合时间的计算方法，t=(t1+t2)/2。
基于多尺度参数相关分析的细胞培养过程优化与放大
基于多尺度参数相关分析的细胞培养过程优化与放大庄英萍;田锡炜;张嗣良【摘要】细胞大规模培养过程是活体细胞代谢的过程,因此存在着基因、细胞、反应器多尺度相关关系.通过对生物反应过程中生理代谢特性参数检测,并分析参数的理化相关和生物相关,可以实现多尺度观察与调控.主要介绍了在生物过程优化与放大研究中,整合分析与细胞生理代谢特性相关的参数变化信息以及反应器流场特性参数变化信息,从而实现微观与宏观相结合的过程优化方法以及细胞生理和反应器流场特性相结合的过程放大策略.【期刊名称】《生物产业技术》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】7页(P49-55)【关键词】多尺度;参数相关分析;微观与宏观代谢;生理与流场特性;优化与放大【作者】庄英萍;田锡炜;张嗣良【作者单位】华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海 200237;华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海 200237【正文语种】中文大规模细胞培养过程的对象，可以是微生物、动物、植物等各种细胞的培养过程，而通过细胞大规模培养过程可以得到细胞菌体、酶、初级或次级代谢产物、蛋白表达产物等产品，可以生产出人们所需要的医药、食品、化工、农业、能源等领域的各类用品，满足国民经济的发展需求。
尤其是在石油和煤炭资源即将耗竭之际，社会经济的主体将会从碳氢化合物（石油和煤炭）经济转变为碳水化合物（各类糖作为基础原料）经济，因此高效利用可再生资源，并解析细胞大规模培养过程中复杂生命代谢的主体——细胞生理代谢机理，最终实现细胞大规模培养过程的优化与放大、生产出低成本的各类产品已成为生物制造领域的主要研究内涵之一。
1 生物过程多尺度理论与装备细胞大规模培养的生物反应过程中，细胞生命代谢过程是一个复杂的系统过程：首先微生物菌种的基因决定了该代谢过程的基本特性，如顶头孢霉菌（Cephalosporium Acremonium）主要代谢产物是头孢菌素C，这就是基因尺度决定细胞代谢的基本特性；然而反应器的设计与操作条件差异又有可能改变细胞代谢的特性，同样是上述菌种的代谢过程，代谢调控策略（培养基配方、补料策略等）的变化，会引起最终目标产物产量的差异，这表明，细胞代谢特性除了受基因信息影响外，还会受到操作条件的影响；而反应器的不同结构会对物质传递造成很大的差异，最终也会导致代谢产物产量的差异。
CHO细胞克隆株放大培养与筛选3
CHO细胞克隆株放大培养与筛选3方案五悬浮细胞株的驯化方法悬浮细胞株及其驯化方法1.将对数生长期的细胞消化处理后，接种含有无血清培养基和含10%血清的完全培养基的第一混合液的T25方瓶中，第一混合液中的血清含量为 4.5%-5.5%，于温度37±0.5℃、湿度100%及5%CO2的条件下，传代培养1-3次。
在该步骤中，优选地，接种密度为1-5×10个/m1，接种体积为5±0.5m1,每两天传代1次，使细胞密度达1.2×106个/ml以上。
2.该步骤可以使待驯化的贴壁型细胞适应血清含量较低的无血清培养环境，以利于后续的摇瓶驯化培养过程。
3.将步骤(1)获得的细胞转移至含有无血清培养基和含10%血清的完全培养基的第二混合液的摇瓶中悬浮驯化培养，第二混合液中的血清含量为 3.0%-3.6%，于温度37±0.5℃、湿度100%及5%C02的条件下，采用半量换液的方法传代1-3次。
4.将步骤(3)获得的细胞转移至含有无血清培养基和含10%血清的完全培养基的第三混合液的摇瓶中悬浮驯化培养，第三混合液中的血清含量为 1.8%-2.2%，于温度37±0.5℃、湿度100%及5%CO2的条件下，采用半量换液的方法传代1-3次。
5.将步骤(4)获得的细胞转移至含有无血清培养基和含10%血清的完全培养基的第四混合液的摇瓶中悬浮驯化培养，第四混合液中的血清含量为0.8-1.2%，于温度37±0.5℃、湿度100%及5%CO2的条件下，采用半量换液的方法传代1-3次。
6.将步骤(5)获得的细胞转移至无血清培养基的摇瓶中悬浮驯化培养，于温度37±0.5℃、湿度100%及5%CO2的条件下，采用半量换液的方法传代1-3次，即得悬浮细胞株。
7.在本实施方式中，优选地，在步骤(3)至(6)中，传代培养的细胞的接种密度为3-10×105个/ml,培养体积为20±1.0ml,转速为110-140rpm,每两天传代1次。
细胞培养工艺的放大及规模缩小模型的建立
细胞培养工艺的放大及规模缩小模型的建立作者：李晨奕来源：《健康前沿》2017年第10期摘要：本文以表达单克隆抗体的CHO细胞为研究对象，采用产物表达和产品质量均有一定保证的细胞流加培养工艺在2 L反应器和200 L反应器进行了放大和缩小的实施，建立了放大和缩小模型及策略，为稳定、可靠的生产单克隆抗体药物提供数据支持。
关键词：细胞培养；放大和缩小引言：抗体药物的大规模生产都是在大规模反应器上进行的，当前国内的反应器规模一般为200 L、500 L的中试规模，1000 L和5000 L的生产规模，而国外大规模生产的反应器达到了15000 L规模。
培养工艺的反应器放大，一直以来都是工业界具有挑战性的工作。
一方面，如何从小反应器放大至大型反应器在当今工业界仍是较为复杂和困难的。
据文献报道，大型反应器由于混合和传质效果下降会引起二氧化碳排除变差[1-3]、混合时间变长等现象[4]，进而导致小规模反应器建立的培养工艺放大至生产规模时会出现细胞密度降低[5]、培养周期缩短、产量大幅下降[3]或者产物质量难以控制等一系列问题[6]。
对反应器工艺的放大提出了较大的挑战。
另一方面，近年来随着质量源于设计（Quality by Design，QbD）的理念[7]在生物制药领域的推广和应用[8]，越来越多的企业开始在工艺的开发阶段应用QbD的理念。
因此如何稳定可靠的进行大规模生产，这就使得需要建立合适的规模缩小模型，并在规模缩小模型上对过程工艺参数进行研究，确定参数对CQA的影响，从而明确工艺参数的控制范围，对于大型反应器的稳定可靠的生产有着十分重要的意义。
1流加培养工艺的规模放大与缩小1.1操作参数的放大与缩小细胞培养过程参数可以分为两类：与体积相关的参数和与体积无关的参数。
其中pH、DO 和温度不随反应器尺寸发生变化，因此这些参数的在放大和缩小过程中保持一致即可。
而通气速率和攪拌转速则在放大过程中会发生变化。
随着反应器体积的变大，通气速率也一般呈直线上升的趋势。
细胞培养 工艺表征的意义
细胞培养工艺表征的意义
细胞培养工艺表征的意义主要包括以下几个方面：
1. 优化培养条件：通过对细胞培养工艺的表征，可以确定关键参数，如培养基成分、培养温度、CO2 浓度等，从而优化培养条件，提高细胞生长和产物表达效率。
2. 确保产品质量一致性：对细胞培养工艺进行表征可以帮助建立过程控制策略，确保不同批次之间的产品质量一致性。
3. 提高生产效率：通过了解细胞培养过程中的关键因素，可以针对性地采取措施，提高生产效率，降低生产成本。
4. 满足法规要求：在生物制药等领域，详细的细胞培养工艺表征是法规要求的一部分，有助于确保产品的安全性和有效性。
5. 支持工艺放大和转移：表征细胞培养工艺有助于将实验室规模的培养条件转化为大规模生产的条件，并确保在不同场地之间进行工艺转移时的一致性。
6. 新工艺开发：细胞培养工艺表征可以为新工艺的开发提供基础数据，加速新产品的研发过程。
工艺放大策略及其在生物制药中的应用研究
工艺放大策略及其在生物制药中的应用研究生物制药是利用生物技术制备的药品，具有较为明显的优势，例如高效、低副作用等。
生物制药的生产依赖于细胞培养技术和分离纯化技术。
在生物制药的规模化生产过程中，工艺放大是一个非常关键的步骤。
本文将介绍生物制药工艺放大策略的意义和方法，以及其在生物制药中的应用研究进展。
一、工艺放大策略的意义和方法工艺放大是将实验室规模的生产工艺放大到生产规模的过程。
工艺放大的目的是确定最佳的生产策略、制定合理的生产方案和判断工业化生产的可行性。
具体而言，可以通过工艺放大策略确定以下方面：1.最佳生长条件：通过评估培养细胞的生长性能，可以确定最佳的生长条件，例如培养基成分、麦角胺浓度等，以获得最好的细胞生长状态；2.合理的工艺参数：生产规模比实验室小很多，例如生产设备和培养罐的大小，因此需要确定最合理的工艺参数，例如通气量、培养罐搅拌速度等；3.最佳产量：生产规模是工艺放大的目标，因此需要确定最佳的产量和生产时间，以获得最高的产量和產品质量；4.分离纯化方法：最后需要确定最适合该產品的分离纯化方法，以保证产品的纯度和质量。
工業規模下的工藝放大通常需要改良原有的製程，也需要开发新的製程。
常用的方法包括利用统计学优化实验设计方法、响应面法和遗传算法等，这些技术可以最大限度地减少实验次数，并简化工艺放大过程。
二、工艺放大策略在生物制药中的应用研究生物制药是生物技术行业的一个重要部门，其产业化规模和水平越来越高，工艺放大策略在此领域中也越来越被重视。
在生物制药中，工艺放大的目的是将实验室生产培养方法和检测方法转化为产业化规模的生产和质量控制方法。
1.培养技术的工艺放大细胞培养技术是生物制药过程的关键步骤之一。
在细胞培养过程中，细胞的生长和分化状态受到众多参数的影响，例如培养温度、气体组成、培养基成分等。
科学合理地选择和控制这些参数，是成功实现细胞培养的关键。
因此，工艺放大通常是实现规模化细胞培养的关键步骤之一。
生物医学工程中的细胞培养技术与生产工艺优化
生物医学工程中的细胞培养技术与生产工艺优化生物医学工程是一门综合性学科，旨在将生物学、医学和工程学的原理与方法相结合，应用于生物医学领域的研究与应用中。
在生物医学工程中，细胞培养技术与生产工艺优化是非常重要的内容之一。
本文将就细胞培养技术与生产工艺优化展开讨论。
细胞培养技术是生物医学工程中的关键技术之一。
通过细胞培养技术，可以将不同类型的细胞在体外进行培养和增殖，以便进行疾病研究、新药研发和组织工程等方面的研究。
细胞培养技术的核心是培养基的调配和培养条件的控制。
合理的培养基配方和优化的培养条件可以促进细胞的生长和增殖，并确保其具有正常的形态和功能。
在细胞培养技术中，培养基的调配是一个关键的步骤。
培养基是提供细胞生长和增殖所需的营养物质和环境条件的培养液。
合理的培养基配方能够提供细胞所需的营养物质，并为其提供适宜的生长环境。
通常，培养基的配方包括基础培养基、生长因子、激素和其他辅助物质等。
根据不同类型的细胞，培养基的配方也会有所不同。
在实际操作中，需要根据所培养的细胞类型和需求进行调配和优化，以确保细胞可以稳定地生长和增殖。
除了培养基的调配外，培养条件的控制也是细胞培养技术中的重要环节。
细胞的生长和增殖需要适宜的培养条件，包括温度、湿度、气体组成和pH值等。
这些因素对细胞的形态和功能都具有重要影响。
为了获得较好的培养效果，需要在培养箱中设置适宜的温度和湿度，并定期更换和补充培养液。
同时，需要保持培养箱内的气体组成和pH值稳定，以维持细胞的正常生长和增殖。
在生物医学工程中，细胞培养技术的优化是提高生产效率和质量的重要手段之一。
通过合理优化细胞培养的生产工艺，可以获得更多的细胞产量，并提高产品的纯度和质量。
常见的优化手段包括细胞密度的控制、培养时间的调整和培养条件的优化等。
通过调控培养基中的营养物质浓度和补充周期，可以有效控制细胞密度和培养时间，从而提高细胞的产量。
另外，通过优化培养条件，如调控温度、湿度和气体组成等，可以改善细胞的生长环境，促进细胞的生长和增殖。
细胞培养工艺放大探讨
25 20
STR 1000 STR 500
kLa [1/h]
20 15 10 5
kLa [1/h]
25
15 10 5
UniVessel 2L
STR 2004
0
0 0.6 1.2 1.8 2.4
0
Tip Speed [m/s]
Tip Speed [m/s]
3
200
500
1000
Calculation Stirrer speed: Power input = constant
Calculation Stirrer speed: Power input = constant
Mixing Time Determination
Conductivity method
3 2 1 130 240 1,8 54 0,42 tbd
200
1.5
1.8
143
1.8
225
1.8
310
1.8
379
0.39
186
0.38
300
0.38
403
0.38
493
Distance between impellers
Liquid height HL(mm) Ratio HL/d1
470
1.27
细胞培养工艺放大探讨
刘家英 产品应用支持
赛多利斯中国
目录
工艺放大定义及目标 反应器硬件设计需求及工艺控制参数 应用实例
目录
工艺放大定义及目标 反应器硬件设计需求及工艺控制参数 应用实例
工艺放大-将工艺从实验室规模转移至大规模反应器 实验室规模
摇瓶， 转瓶， 1-20L反应器
“工艺放大核心：上游细胞培养技术”
“工艺放大核心：上游细胞培养技术”Angelo DePalma博士 (节选)工艺放大趋势紧跟大型的生物制药生产技术的发展。
GE Healthcare Life Sciences细胞培养项目经理Christian Kaisermayer博士说，”工艺灵活性”和”完整解决方案”是最为显著的两个推动力。
这两个趋势的根本原因在于过去十年中细胞培养抗体表达量的提高和一次性生物生产技术。
一次性产品在工艺放大中发挥了显著的作用，即对于较小的一次性细胞培养容器的形状系数（例如GE Healthcare的WaveBioreactor™系统）可以与生产规模的设备相同，从而有利于scale-down的试验。
GE提供Wave系统可以配合四隔段培养袋用于细胞培养平行实验或筛选，每个小袋子隔段的工作体积范围从50到250 mL，每个小袋子隔段中的温度和顶部气体成分精密控制。
“几年前曾经发生的关于上游容量问题的激烈讨论将不会再发生” Kaisermayer博士说。
“相应的，当今开发的大多数产品几乎将永远不会看到10,000到20,000升的生物反应器。
因此灵活性成为工艺过程关注的焦点。
此外，在一次性和不锈钢反应器之间实现过渡的培养规模已经超过1,000升。
”今天的产品工程师们在从实验台到中试和生产规模的工艺设计的每个水平几乎都会考虑一次性生产技术。
与一次性生物生产技术有关的更快速的安装和更少的清洗和相关验证提高了设备的利用率-不仅对于最终的生产规模，而且也包括前期研发阶段。
“操作人员现在可以集中精力于他们的实验和工艺开发，而不是花时间在清洗和灭菌上，” Kaisermayer 博士解释说。
在整合和“完整解决方案”的主题上，GE Healthcare的ReadyToProcess™一次性产品系列覆盖了从培养基配制和细胞培养到蛋白质层析纯化以及下游膜过滤等单元操作。
客户可以从GE获得独立的或完整的一次性技术用于整体的无缝整合的工艺，甚至可以和GE的Enterprice Solution企业解决方案团队来合作进行工艺和厂房的设计、开发和执行整个即插即用的一次性生物生产设备方案。
从事细胞培养和放大工艺
从事细胞培养和放大工艺从事细胞培养和放大工艺简介•细胞培养是一种在控制的环境中让动植物细胞生长和繁殖的技术。
•细胞培养和放大工艺是生物制药和生命科学研究领域中重要的一环。
•正确的细胞培养和放大工艺可以保证细胞的生存、增殖和功能表达。
培养细胞的关键因素1.细胞株选择：–选择与研究目的相符合的细胞株。
–考虑细胞的来源、特性和生长要求等因素。
2.细胞培养基：–选择适合细胞类型的培养基。
–调整培养基的成分和pH值等参数，以满足细胞的生长需求。
3.细胞培养条件：–保持适宜的温度、湿度和氧气含量等条件。
–防止细菌和真菌的污染，确保培养环境的无菌。
4.细胞分离和传代：–定期进行细胞分离和传代，以维持细胞的生长和增殖。
–根据细胞的生长速度和状态，调整传代时间和比例。
细胞培养的步骤1.细胞分离和接种：–将细胞从组织或细胞库中分离出来。
–经过洗涤和离心等处理后，将细胞接种到含有培养基的培养皿中。
2.细胞增殖和培养：–提供适宜的培养条件，维持细胞的生长和增殖。
–定期更换培养基，以保持营养物质的供给。
3.细胞检测和鉴定：–使用显微镜观察细胞的形态和数量，判断细胞的健康状态。
–通过PCR、流式细胞仪等技术，对细胞进行遗传分析和鉴定。
4.细胞收获和放大：–当细胞生长到一定程度时，进行细胞收获和放大。
–使用离心和过滤等技术，收集细胞并进行后续处理。
细胞培养的应用领域•生物药物生产：通过细胞培养和放大工艺，生产各种重组蛋白和抗体等生物药物。
•细胞工程：利用细胞培养技术改良和改造细胞，用于基因治疗和组织工程等领域。
•药物筛选：通过细胞培养，用药物样品对细胞进行筛选，以评估药物的毒性和效果。
•基础研究：细胞培养是生命科学研究中的基础工具，用于探索细胞的生理和分子机制。
细胞培养和放大工艺在生物制药和生命科学研究中具有重要意义，准确把握培养细胞的关键因素和步骤，可以提高培养效率和获得高质量的细胞产物。
希望本文内容对从事细胞培养和放大工艺的创作者有所帮助。
细胞工匠一种新的细胞扩大方法
细胞工匠一种新的细胞扩大方法一个典型的细胞培养过程从细胞解冻复苏开始，随后通过连续传代培养对细胞进行扩增，可选用的培养设备包括摇瓶、细胞培养转瓶、WAVE波浪袋生物反应器和机械搅拌生物反应器等。
当细胞培养体积和细胞密度达到预定标准时，细胞将转入到生物反应器中继续生长并表达产物。
这种方法目前还面临着一些挑战。
摇瓶和转瓶是细胞放大培养初期使用的主要设备，这两种设备都需要在超净工作台中手动操作，这种情况下容易出现污染，而且易受操作者失误影响。
此外，传统的细胞库保存细胞时，冻存管内细胞数量较少，细胞在放大过程中耗时较长。
生产用生物反应器体积非常大，需要许多中间型号的培养设备来将种子细胞按比例放大，这将导致需要更长的放大培养时间，并使情况变得更加复杂。
生物反应器接种活细胞密度通常低于0.5 × 106 cell/mL,接种细胞后需要培养生长5-10天。
在细胞生长期内，由于细胞密度达不到标准不能表达产物或产物含量低，这段时间不能产生实用价值。
有研究表明，建立高密度细胞库可以减少细胞放大的步骤并提高细胞放大成功率。
Tao et al.等人建立了高密度细胞库，每冻存管中活细胞量达到4.5× 108 个，细胞复苏后直接接种到20L的WAVE波浪袋生物反应器中。
这项研究表明，使用高密度细胞库可以减少中间摇瓶放大步骤并且节约9天的细胞扩大培养时间。
Heidemann et al. 等人使用高密度细胞库配合几种不同大小的一次性生物反应器对细胞进行放大培养，减少了60–70%的培养时间。
一次性生物反应器相比不锈钢生物反应器具有许多优点，例如灵活性大大增强，节省安装、清洗和灭菌时间，减少资本投资等。
GE公司的一次性WAVE波浪生物反应器常常用于种子细胞的扩大培养，该种反应器可以大大减少污染风险（通常不需要在层流罩下工作），而且不需要安装、清洗和灭菌等操作。
目前工业化生产中，细胞灌注培养越来越受到人们关注。
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气体分布器
µ-sparger ring sparger Combination
反应器设计特点- 通气模式
Ex. gassing strategy BIOSTAT B
Ex. gassing strategy BIOSTAT STR
Develop at small scale, transfer easily to large scale
中试规模 50L, 200L, 2000L
生产规模 5000L, 40000L
工艺放大-影响因素
生物因素 传代次数 突变概率 易污染 易聚集 筛选压力 化学因素 pH调节试剂 培养基质量 工艺水质量 碳水化合物（糖）浓度 氮源浓度 磷酸盐浓度 表面张力引起的泡沫 物理因素 罐体外形 通气 搅拌 培养基灭菌 温度控制 混合
addition of phosphate buffer
Decolourisation method
31/10/2012
Mixing time
STR 1000
STR 500
STR 200 STR 50
Mixing time comparison of 4 different bioreactors
Small scale Benchtop Pilot/Production
BIOSTAT STR 50 -1000 -2000 L WV BIOSTAT RM 1 -300 L WV Univessel SU 2 - 10 L WV
Small Scale Benchtop Pilot/Production
3
200
500
1000
Calculation Stirrer speed: Power input = constant
Calculation Stirrer speed: Power input = constant
Mixing Time Determination
Conductivity method
Power input determination by Newton number
Ne
2 M 5 l n 2 d 2
measurement of torque Torque transducer, max. 10 Nm (ETH-Messtechnik)
Measurement in RO-water
OTRmax = 1.5 mmol/L-hr
kLa (air)
≈ 7 [1/h]
kLa-value – from glass to single use
Max filling, 0,1vvm 1 x PBS, 37 °C, gassing-out method
35 30
UniVessel 5L UniVessel 1L UniVessel 10L
- 评估一次性搅拌式反应器在XD®工艺中的稳定性、 材料 - Cells: 生产单克隆抗体的CHO 细胞株 - Retention device: 中空纤维装置, ie. ATF module company Refine - Feed: 连续灌注补料新鲜培养液 - Bioreactor: BIOSTAT® STR, wv 50L & 200L - Cultivation modus: T 36.5°C, DO 50%, pH between 7.36.8, pCO2 < 15 kPA - µsparger 150 µm - 6blade 底部/ 3blade 顶部 - 一次性的出气滤器冷凝器提高了出气滤器的安全性
500,00
600,00
700,00
800,00
900,00
1000,00
IVC
实例3：5L玻璃罐到STR50L的工艺放大
国内某客户 细胞株：CHO
培养工艺：Fed-Batch
赛多利斯生物反应器预览– 反应器市场的领导者
BIOSTAT D DCU 10 - 200 L WV BIOSTAT Cplus 2 -30 L WV Engineering Platform BIOSTAT Qplus – B-DCU II 0,5 -10 L WV
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
14,00
Time (days)
200L XD
12,00
2L P23037
10,00
Titer (g/L)
8,00
6,00
4,00
2,00
0,00 0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
25 20
STR 1000 STR 500
kLa [1/h]
20 15 10 5
kLa [1/h]
25
15 10 5
UniVessel 2L
STR 200
STR 50 0 0.6 1.2 1.8 2.4
0
0 0.6 1.2 1.8 2.4
0
Tip Speed [m/s]
Tip Speed [m/s]
E-mail：@ Hot-line：400 920 9889 | 800 820 9889
官方微博： 赛多利斯 Sartorius China
官方微信： 赛多利斯斯泰迪
23/06/2014
Seite 31
3 2 1 130 240 1,8 54 0,42 tbd
200
1.5
1.8
143
1.8
225
1.8
310
1.8
379
0.39
186
0.38
300
0.38
403
0.38
493
Distance between impellers
Liquid height HL(mm) Ratio HL/d1
470
1.27
Power input per volume (P/V) - from Univessel 2L to STR 1000L
Univessel SU 2L
100 90
Power input per volume [W/m ]
50
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 Tip speed [m/s] 1,4 1,6 1,8 2,0
783
1.34
1005
1.23
1360
1.36
1670
1.29
Page 3
反应器设计特点- 桨叶及气体分布器
桨叶设计
2 x 6blade disk impeller 2 x 3blade segment impeller upwards mixing
2 x 3blade segment impeller downwards mixing
Chaubard et al., BioPharm International, Nov. 2, 2010
OUR vs OTR (kla)
Source:
“For A-Mab the maximum OUR was estimated to be 1.5 mmol/L-hr at 15 × 106 cells/mL”.
反应器硬件设计相关： • 几何相似性
•
• •
搅ห้องสมุดไป่ตู้桨设计
通气策略 搅拌桨叶线速度
培养工艺参数相关：
•
•
单位体积功率输入值(P/V)
kLa-值
反应器设计特点- 几何相似性
Vessel total volume [L] max. working volume [L] min. working volume [L] vessel diameter d1 [mm] vessel height h [mm] ratio h/dv impeller diameter 3-blade di2 [mm] ratio di/dv (3-blade) UniVessel 2L BIOSTAT STR 50L 70 50 12.5 370 666 BIOSTAT STR 200L 280 200 50 585 1055 BIOSTAT STR 500L 700 500 125 815 1467 BIOSTAT STR 1000L 1300 1000 250 997 1800 BIOSTAT STR 2000L 2800 2000 500 1295 2330 1.8 492 0.38 492
细胞培养工艺放大核心
“混合和传质”
• 液质混合/ 剪切力 搅拌 • 传氧 / CO2 去除 通气
经验与工程参数在放大中起到同样重要的作用
Impeller Tip Speed
Tip d 2 n
STR 50 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0.6 1.2
细胞培养工艺放大探讨
刘家英 产品应用支持
赛多利斯中国
目录
工艺放大定义及目标 反应器硬件设计需求及工艺控制参数 应用实例
目录
工艺放大定义及目标 反应器硬件设计需求及工艺控制参数 应用实例
工艺放大-将工艺从实验室规模转移至大规模反应器 实验室规模
摇瓶， 转瓶， 1-20L反应器
工艺放大的目标
设备相关 确认和控制主 要的参数以及 操作空间
制剂相关 确认和控制主 要的成分以及 变量
生产和工艺相关 开发、评估和验证 工艺步骤和控制手 段
文件相关
根据法规要求 记录和报告
目录
工艺放大定义及目标 反应器硬件设计需求及工艺控制参数 应用实例