Biorreatores de sistemas de cultura de células para processos de alta densidade celular

Um motor e um redutor de alta precisão são utilizados para controlar velocidades de rotor que ajudam a manter níveis adequados de oxigénio dentro deste biorreator altamente versátil.

Figura 1: O biorreator AES fornece uma gama de capacidades controladas destinadas a automatizar a produção de cultura de células.

Os biorreatores são concebidos para fornecer uma vasta gama de atividades com base nas necessidades das aplicações individuais. O biorreator AES (Oceanside, CA) de pequena escala é um sistema de cultura de células que fornece uma vasta gama de capacidades controladas destinadas a automatizar a produção de cultura de células (ver Figura 1). O reator de vidro é reutilizável e autoclavável, ideal para investigações em fase inicial, desenvolvimento de produtos e aplicações comerciais. Os componentes em aço inoxidável e uma placa superior proporcionam uma utilização de ciclo de vida mais prolongada para o sistema de bancada. O hardware e o software de controlo estão em conformidade com a norma 21 CFR Parte 11, GMP/GLP e ISA-88 para satisfazer uma vasta gama de requisitos regulamentares.

A empresa concebe e fabrica sistemas para a indústria das ciências da vida há mais de dez anos. Os seus sistemas são utilizados como primeira etapa na análise e avaliação de medicamentos para uma variedade de aplicações biotecnológicas. A empresa concebeu e fabricou unidades de bancada com uma dimensão de 2 a 15 litros. Cada sistema é capaz de criar um ambiente ideal para uma vasta gama de linhas e organismos celulares — e suporta processos de alta densidade celular. O controlo integrado de pH e OD, bem como o controlo MFC 4 de gás permite o ajuste do ambiente de gás no interior do reator, de forma a adequar-se a uma vasta gama de necessidades de aplicação. As aplicações típicas incluem sistemas de linhas de células de produtos bacterianos e de mamíferos. Estes biorreatores podem ser utilizados como uma plataforma para solera, sequência de sementes, perfusão ou operações em batch e fed-batch de N estágios.

Cada unidade de bancada é concebida com uma bomba quádrupla simplificada, alojada externamente, que permite ganhar espaço de trabalho valioso, quer seja utilizado no laboratório ou num ambiente comercial. Como parte de um processo automatizado, o sistema de controlo industrial permite a monitorização e o controlo remoto do processo sempre que o acesso à rede esteja disponível. Uma interface de utilizador intuitiva torna a unidade fácil de operar e fácil para o utilizador monitorizar e ajustar, a qualquer momento, todos os processos que estão a decorrer no sistema de cultura de células no biorreator.

Os sistemas AES fornecem aos utilizadores uma camada de controlo modular que se integra rápida e facilmente com um sistema de controlo distribuído já existente. Ajustes online, histórico e informações do sistema são apresentados remotamente através de um computador em rede ou de uma interface homem-máquina local. Além disso, todo o código de software de controlo é transparente e de protocolo aberto, o que dá aos utilizadores a liberdade de efetuar modificações e atualizações, conforme necessário.

O oxigénio é continuamente monitorizado e a velocidade do motor é alterada para facilitar um nível controlado de oxigénio definido pelo utilizador. Normalmente, o motor BLDC funciona entre uma gama de 100 e 300 rpm. Quando o biorreator é utilizado com culturas de maior densidade, tais como fermentações bacterianas, as velocidades podem atingir mais de 1200 rpm. Neste caso, a empresa inclui um motor com escovas maxon que fornece ao sistema o binário mais elevado necessário para tais aplicações.

Figura 2: Os motores de alta precisão, tais como os acionamentos DCX da maxon, estão incluídos no interior do biorreator AES, de modo a manter um controlo apertado dos níveis de oxigénio. © maxon

O rotor de mistura conta com um motor DC sem escovas de alta tecnologia (BLDC) e uma caixa de redutores concebida e fabricada pela maxon (ver Figura 2). Os componentes de movimento são equipados com um codificador integrado e colocados dentro de uma caixa com classificação IP. Todos estes componentes de movimento de precisão são, de seguida, inseridos no eixo de agitação e ligados ao rotor de mistura. Para manter uma adequada temperatura e infusão de oxigénio, que são utilizadas para respirar as células de mamíferos é utilizado um circuito de feedback adicional para o sistema de controlo.

Conclusão

Ao trabalhar com um equipamento altamente sensível como o biorreator AES, os utilizadores têm de se sentir seguros de que o sistema irá funcionar de acordo com os seus padrões. O design e fabrico avançados presentes em cada motor maxon aumentam a precisão e o ciclo de vida exigidos pelos utilizadores. Aos combinar a integração do sistema de movimento adequado com o design de alta qualidade dos restantes componentes do biorreator, os utilizadores têm acesso a uma das unidades de mesa mais estáveis do mercado.