Sistemas de cultivo celular en biorreactores para procesos de alta densidad celular

Para el control de la velocidad del rodete se utilizan un motor y un reductor de alta precisión que ayudan a mantener los niveles de oxígeno adecuados dentro de este biorreactor altamente versátil.

Figura 1: El biorreactor AES ofrece una serie de capacidades controladas pensadas para automatizar la producción de cultivos celulares.

Los biorreactores están diseñados para ofrecer una serie de actividades basadas en las necesidades de aplicaciones individuales. El biorreactor a pequeña escala AES (Oceanside, CA) es un sistema de cultivo celular que ofrece una amplia serie de capacidades controladas pensadas para automatizar la producción de cultivos celulares (véase la figura 1). El reactor de vidrio es reutilizable y puede esterilizarse en autoclave, lo que hace que sea perfecto para la investigación en fase inicial, el desarrollo de productos y las aplicaciones comerciales. Los componentes y una placa superior de acero inoxidable proporcionan una vida útil más larga para este sistema de mesa. El hardware y software de control cumplen con 21 CFR Parte 11, GMP/GLP e ISA-88 para satisfacer una amplia gama de requisitos normativos.

La empresa lleva más de diez años diseñando y fabricando sistemas para la industria de las ciencias de la vida. Sus sistemas se utilizan en un primer paso durante el análisis y la evaluación de medicamentos para una variedad de aplicaciones biotecnológicas. La empresa ha diseñado y fabricado unidades de mesa con tamaños desde 2 hasta 15 litros. Cada sistema es capaz de crear un ambiente perfecto para una amplia gama de organismos y líneas celulares, y permite ejecutar procesos con alta densidad celular. El control integrado del pH y el oxígeno disuelto, así como un controlador MFC de 4 gases, permiten ajustar el ambiente gaseoso dentro del reactor con objeto de satisfacer un gran abanico de requisitos de aplicaciones. Las aplicaciones típicas incluyen sistemas de producción de líneas celulares bacterianas y mamíferas. Estos biorreactores pueden utilizarse como una plataforma para solera, perfusión, cultivo celular u operaciones de N-stage batch y fed-batch.

Cada unidad de mesa está diseñada con una bomba de cuatro cámaras optimizada e instalada en el exterior, lo que ahorra un valioso espacio de trabajo, tanto si se usa en un laboratorio como en entornos comerciales. Como parte de un proceso automatizado, el controlador industrial permite la monitorización y el control remotos del proceso desde cualquier lugar en el que se disponga de acceso a la red. Una interfaz de usuario intuitiva permite al usuario manejar fácilmente la unidad, así como monitorizar y ajustar en cualquier momento todos los procesos que se ejecutan en el sistema de cultivo celular en biorreactor.

Los sistemas AES proporcionan al usuario un nivel de control modular que se integra con rapidez y sencillez en un sistema de control distribuido ya existente. Los ajustes online, el historial y la información del sistema se presentan de forma remota a través de un ordenador conectado en red o una interfaz local de usuario. Además, todo el código del software de control es de protocolo transparente y abierto, lo que ofrece a los usuarios libertad para realizar modificaciones y actualizaciones según sea necesario.

El oxígeno se monitoriza continuamente y la velocidad del motor cambia para facilitar un ajuste controlado del nivel de oxígeno por parte del usuario. De forma típica, el motor BLDC funciona en un rango entre 100 y 300 r/min. Cuando el biorreactor se utiliza con cultivos celulares de gran densidad, como fermentaciones bacterianas, las velocidades pueden superar los 1200 r/min. En este caso, la empresa incorpora un motor de maxon con escobillas que proporciona al sistema el par mayor que se precisa para tales aplicaciones.

Figura 2: En el biorreactor AES se incorporan motores de alta precisión, como los DCX de maxon, para mantener un control estricto de los niveles de oxígeno. © Maxon

El rodete mezclador utiliza un motor DC brushless de alta tecnología (BLDC), así como un reductor, diseñados y fabricados por maxon (véase la figura 2). Los componentes motores están equipados con un encoder integrado e instalados en una carcasa con grado de protección IP. Todos estos componentes motores de precisión se introducen entonces en el eje de agitación y se conectan al rodete mezclador. Se utiliza un bucle de feedback adicional al sistema de control para mantener la temperatura adecuada y la infusión de oxígeno, que se usa para que respiren las células mamíferas.

Conclusión

Cuando se trabaja con equipos altamente sensibles, como el biorreactor AES, los usuarios necesitan estar seguros de que el sistema funcionará según sus estándares. El diseño y la fabricación avanzados que se integran en cada motor de maxon proporcionan además la precisión y la larga vida útil que los usuarios requieren. La combinación de la integración del sistema motor adecuado y el diseño de alta calidad de los demás componentes del biorreactor ofrece a los usuarios una de las unidades de mesa más estables disponibles en el mercado.