Cellgard細胞截留板（細胞灌注培養(yǎng)用）

隨著國內(nèi)生物制藥行業(yè)的迅速發(fā)展冗茸，細胞灌注培養(yǎng)越來越受到人們關(guān)注模庐，因為其可以在較小體積的生物反應(yīng)器中獲得高的細胞密度疾呻，其中細胞截留裝置是灌流培養(yǎng)工藝開發(fā)非常關(guān)鍵的一項驾讲。邁博瑞基于常年在過濾腔彰、分離及純化行業(yè)的積累蝴簇，提出了利用深層過濾機制來應(yīng)對灌流生物反應(yīng)袋過濾部件提出的挑戰(zhàn)，并成功開發(fā)出Cellgard細胞截留板。

目錄

1. 一次性灌流生物反應(yīng)袋應(yīng)用及挑戰(zhàn) 一次性灌流生物反應(yīng)袋主要應(yīng)用 一次性灌流生物反應(yīng)袋在高細胞密度中面臨的挑戰(zhàn) 2.  邁博瑞Cellgard細胞截留板 3.  Cellgard細胞截留板性能實驗分析 實驗一：2L細胞培養(yǎng) 實驗二：50L細胞培養(yǎng) 4.  邁博瑞Cellgard細胞截留板的優(yōu)勢

 

一次性灌流生物反應(yīng)袋應(yīng)用及挑戰(zhàn)

1蜂绎、一次性灌流生物反應(yīng)袋主要應(yīng)用

1. 一次性灌流生物反應(yīng)袋的一個重要應(yīng)用點栅表，位于生物制藥工藝環(huán)節(jié)中的細胞擴增工藝段。
2. 在細胞擴增階段荡碾，使用者期望能夠通過灌流培養(yǎng)的工藝谨读，實現(xiàn)對于CHO等工程細胞的高密度細胞培養(yǎng)。

高密度CHO細胞灌流培養(yǎng)的益處為：

• 一方面坛吁，可以提高細胞擴增效率，甚至有可能減少1-2個細胞擴增工藝步驟铐尚，節(jié)省時間拨脉、原材料、金錢宣增、人力成本玫膀，減少染菌風險，提高成功率
• 另一方面爹脾，在一些利用工程細胞表達目標蛋白帖旨、收獲病毒載體、獲得mRNA疫苗的小規(guī)模研產(chǎn)活動中灵妨，高細胞培養(yǎng)密度能夠帶來更高的目標物滴度解阅，并提高效率

 

下圖4比較了一個用常規(guī)方法將細胞擴大到500L生產(chǎn)用生物反應(yīng)器（n）中的例子，使用高密度細胞庫方法減少了中間兩個轉(zhuǎn)瓶培養(yǎng)的步驟泌霍，可以直接接種到2L的波浪生物反應(yīng)器中货抄。使用波浪生物反應(yīng)器（2L和20L）代替轉(zhuǎn)瓶（125ml到10L）大大減少了需要在超凈臺中操作的次數(shù)。這種替換使整個過程在一個封閉系統(tǒng)中進行朱转，提高了操作成功率蟹地。

圖4：常規(guī)與改進的細胞培養(yǎng)工藝過程比較（圖片來源：Bioprocess Int）

 

2、一次性灌流生物反應(yīng)袋在高細胞密度中面臨的挑戰(zhàn)

高細胞密度對于灌流生物反應(yīng)袋的挑戰(zhàn)是巨大的藤为，尤其當細胞密度上升后怪与，對于過濾部件的壓力尤為明顯。

• 高細胞濃度時缅疟，過濾部件需要能夠維持灌流工藝的進行分别，此即要求過濾部件面對高濃度料液挑戰(zhàn)時不被堵塞；
• 再者窿吩，被培養(yǎng)物茎杂，如細胞、微生物等由于本身結(jié)構(gòu)柔軟纫雁，在較低壓力驅(qū)動下極容易穿透過濾介質(zhì)煌往。
• 另外一個容易被忽視的地方，在于灌流生物反應(yīng)袋中的過濾部件在整個培養(yǎng)過程中是隨著Wave Bioreactor®不斷“隨波逐流”的，長時間的培養(yǎng)需求對過濾部件的機械可靠性能提出了更高的要求刽脖。

綜上羞海，一款合格的適用于Wave Bioreactor®的截留過濾部件需要滿足高載量、長壽命曲管、高截留效率却邓、高機械可靠性等要求。邁博瑞基于常年在過濾院水、分離及純化行業(yè)的積累腊徙，提出了利用深層過濾機制來應(yīng)對灌流生物反應(yīng)袋過濾部件提出的挑戰(zhàn)，并成功開發(fā)出Cellgard細胞截留板檬某。

 

二撬腾、邁博瑞Cellgard細胞截留板

邁博瑞開發(fā)的Cellgard細胞截留板是利用超高分子量聚乙烯粉末燒結(jié)工藝制成的一種深層過濾介質(zhì)，見圖5恢恼，有17×17cm和50×30cm兩種尺寸民傻，厚度為3mm，見圖6场斑。針對生物制藥行業(yè)對于工程細胞（如CHO DG44細胞漓踢，CHO K1細胞，HEK 293細胞等）擴增培養(yǎng)的具體需求漏隐，Cellgard板材的孔徑被設(shè)計為7μm喧半，同時，Cellgard高達300N/mm的穿刺強度锁保，大大提高了截留部件的機械可靠性薯酝。這樣的設(shè)計，能夠良好的滿足灌流生物反應(yīng)袋對截留過濾部件提出的挑戰(zhàn)爽柒。在MS與客戶的灌流細胞培養(yǎng)評測實驗中吴菠，Cellgard細胞截留板均完美的實現(xiàn)了不同條件下的細胞培養(yǎng)并達到測試預(yù)期。

圖5：MS Cellgard細胞截留板

圖6：MS Cellgard細胞截留板尺寸示意圖

 

三浩村、Cellgard細胞截留板性能實驗分析

實驗一：2L細胞培養(yǎng)

圖7：灌流式生物反應(yīng)袋結(jié)構(gòu)示意圖

 

在第一組測試中做葵，尺寸為17×17cm2的Cellgard細胞截留板被制作成2L灌流式生物反應(yīng)袋（見上示意圖7）。該測試主要考察樣品灌流袋在未有蛋白表達情況下的細胞擴增情況心墅，所用細胞株為CHO K1酿矢。在設(shè)置的另外兩組平行實驗中，同樣規(guī)格大小的兩個2L灌流反應(yīng)袋分別裝載標稱孔徑1微米的微濾膜及競品細胞截留板作為灌流過濾部件怎燥。該測試約定瘫筐，當出現(xiàn)細胞泄露、截留板堵塞铐姚、細胞活率下降至90%以下等情況時策肝，停止實驗肛捍。

在為期8天的培養(yǎng)過程中，裝配有Cellgard細胞截留板的反應(yīng)袋中的細胞濃度順利增殖到近120 M/ml的濃度之众，Day 7-8的培養(yǎng)中拙毫，跨膜壓差略微上升，細胞活率略下降棺禾，但是膜后收獲液未見細胞泄露缀蹄，與平行對照組相比，同期細胞活率未見明顯區(qū)別膘婶，	裝載微濾膜的反應(yīng)袋Day 5出現(xiàn)嚴重的堵塞現(xiàn)象且下游伴隨約30%的細胞泄露缺前，細胞活率較好，	裝載有競品截留板的反應(yīng)袋Day 3出現(xiàn)細胞泄露悬襟，至Day 5時诡延，泄露率達30%以上，細胞活率維持較好古胆，
圖8：Cellgard 2L WAVE 培養(yǎng)天數(shù)與細胞密度、細胞活率夭谤、跨膜壓差棺牧、細胞泄露趨勢圖	圖9：微濾膜 2L WAVE 培養(yǎng)天數(shù)與細胞密度、細胞活率醉锄、跨膜壓差乏悄、細胞泄露趨勢圖	圖10：競品截留板 2L WAVE 培養(yǎng)天數(shù)與細胞密度、細胞活率烟勋、跨膜壓差规求、細胞泄露趨勢圖

 

實驗二：50L細胞培養(yǎng)

第二組測試主要考察被培養(yǎng)的細胞在表達蛋白的情況下，Cellgard截留板作為過濾部件的表現(xiàn)卵惦。所用Cellgard截留板尺寸為30×50cm2阻肿，反應(yīng)袋體積為50L。該培養(yǎng)實驗的預(yù)設(shè)目標沮尿，是利用灌流式生物反應(yīng)袋將CHO細胞培養(yǎng)至70 M/ml的細胞濃度丛塌，并至少維持5天以上，同時觀察蛋白表達及收獲液中的蛋白收率情況

本次培養(yǎng)起始階段細胞接種密度為0.3 M/ml，3天后細胞順利進入對數(shù)生長期姨伤，到Day 10時達到最高細胞密度84.7 M/ml哨坪。經(jīng)灌流速率、供養(yǎng)等參數(shù)調(diào)控后乍楚，培養(yǎng)密度順利維持在70 M/ml以上并保持較高的細胞活率团赁，	同時，細胞蛋白表達亦進入對應(yīng)的高峰期孔庭。經(jīng)測量反應(yīng)袋內(nèi)及截留板下游蛋白濃度趣些，可得收獲端蛋白收獲率。Cellgard細胞截留板上下游幾乎無法測出蛋白濃度差臊泌，蛋白收獲率近100%鲤桥，見圖12。該特性相較利用微濾膜渠概、超濾膜技術(shù)實現(xiàn)灌流功能的器件相比茶凳，具有獨特的優(yōu)勢。	灌流培養(yǎng)進行至Day 18時播揪，Cellgard細胞截留板下游開始探測到有活細胞穿透贮喧，此時對應(yīng)的跨膜壓差增長到50mbar。隨著灌流培養(yǎng)繼續(xù)進行猪狈，跨膜壓差繼續(xù)增長箱沦，細胞穿透更加明顯，而細胞蛋白表達及下游收獲率幾乎不受影響雇庙，見圖13谓形。細胞穿透的原因一般是由于跨膜壓差的驅(qū)動使得細胞發(fā)生了形變而穿越了截留板的微孔結(jié)構(gòu)。我們建議用戶在實際培養(yǎng)過程中監(jiān)控跨膜壓差疆前，并根據(jù)實際培養(yǎng)情況調(diào)整培養(yǎng)工藝寒跳。
圖11：50L灌流袋細胞培養(yǎng)天數(shù)與細胞密度、細胞活率趨勢圖	圖12：50L灌流袋細胞培養(yǎng)天數(shù)與mAB濃度峡继、mAB收獲率趨勢圖	圖13：50L灌流袋細胞培養(yǎng)天數(shù)與跨膜壓力冯袍、收獲液細胞密度趨勢圖

 

至此，在兩種不同培養(yǎng)工藝條件下碾牌，Cellgard截留板均實現(xiàn)了高細胞培養(yǎng)密度康愤、高截留率、長使用壽命的目標舶吗，培養(yǎng)情況均符合實驗預(yù)期征冷。Cellgard產(chǎn)品能夠為一次性灌流式生物反應(yīng)器的高密度細胞培養(yǎng)提供有力支撐。應(yīng)當注意的是誓琼，由于用戶不同的培養(yǎng)工藝可能導致不同的培養(yǎng)結(jié)果检激，以上兩組實驗數(shù)據(jù)僅供參考肴捉，不可視為標準結(jié)果。 

 

四叔收、邁博瑞Cellgard細胞截留板的優(yōu)勢

• 利用深層過濾機制齿穗，可實現(xiàn)更高密度的細胞培養(yǎng)，且抗堵塞能力強饺律；
• 更高的機械強度窃页，避免使用過程中出現(xiàn)因機械損傷導致的泄露；
• 特殊的孔徑設(shè)計复濒，避免細胞泄露前提條件下脖卖，對蛋白等目標產(chǎn)物幾乎無截留。

Cellgard細胞截留板產(chǎn)品現(xiàn)已開放試用巧颈，歡迎新老客戶咨詢畦木，產(chǎn)品尺寸可根據(jù)用戶需求進行訂制，詳情請咨詢您身邊的MS銷售工程師砸泛。

 

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