Cum analiza gazelor în timp real optimizează controlul procesului de fermentare
Într-un interviu recent, s-a discutat despre impactul analizei gazelor respiratorii în timp real asupra monitorizării procesului de fermentare și cultură celulară în dezvoltarea și producția biopharma.
Tony Kou, specialist senior în aplicații la Thermo Fisher, a explicat cum analiza continuă a datelor procesului contribuie la optimizarea performanței culturii, facilitând strategiile de tehnologie analitică a proceselor (PAT) și accelerând automatizarea bioprocesării.
În rolul său de specialist, Kou evaluează aplicațiile clienților și determină cele mai bune configurații ale sistemului în funcție de cerințele proiectului, bazându-se pe cunoștințele tehnice și datele aplicațiilor clienților pentru a asigura soluții adecvate.
Printre provocările de monitorizare în fermentare și cultură celulară se numără dificultatea de a înțelege cum cerințele practice afectează procesul de fermentare, în special atunci când se trece de la dezvoltarea procesului la producție. De exemplu, în timp ce la scară de cercetare și pilot se poate adăuga media în formă de pulbere, în producție aceasta trebuie dizolvată în prealabil pentru a putea fi pompată.
Analiza gazelor de exhalare oferă o fereastră valoroasă asupra a ceea ce se întâmplă în fermentor sau bioreactor. Aceasta permite utilizatorilor să monitorizeze procesul în timp real, ajustând viteza de agitare, ratele de alimentare și alte setări esențiale, ceea ce ajută la reducerea numărului de experimente necesare pentru optimizarea randamentului.
Prin măsurarea gazelor respiratorii, cercetătorii pot obține informații cruciale despre sănătatea culturii, cinetica creșterii și consumul de substrat. Aceste măsurători oferă o mai bună înțelegere a performanței culturii, evidențiind sănătatea celulară, rata de creștere și consumul de nutrienți, precum și identificând condițiile necesare pentru producerea produsului dorit.
Măsurătorile precum rata de absorbție a oxigenului (OUR), rata de evoluție a dioxidului de carbon (CER) și coeficientul respirator (RQ) oferă echipelor informații suplimentare despre activitatea metabolică și performanța procesului. De exemplu, OUR corelează cu viabilitatea celulară, oferind o imagine mai clară a ceea ce se petrece în timpul procesului, în comparație cu densitatea optică, care nu distinge între celulele vii și cele moarte.
Un exemplu de utilizare a analizei gazelor în timp real este un centru de cercetare din San Francisco, care desfășoară sute de experimente simultan. Analiza în timp real a gazelor permite cercetătorilor să identifice rapid experimentele care nu merită continuate, astfel economisind timp și resurse.
Avantajele spectrometriei de masă pentru monitorizarea continuă a proceselor includ economisirea timpului și efortului manual, oferind informații în timp real pentru ajustări imediate. Sistemul analizează gazele de exhalare, reducând riscul de contaminare prin faptul că nu se face prelevare directă din cultură.
Atunci când se implementează monitorizarea gazelor respiratorii în diferite fluxuri de lucru, este esențial ca echipamentele utilizate să fie precise și exacte. În caz contrar, compararea rezultatelor va fi ineficientă.
Monitorizarea în timp real a proceselor susține strategiile PAT în dezvoltarea și producția biopharma, oferind informații imediate despre modificările procesului. Fără aceasta, identificarea schimbărilor în parametrii critici ai procesului se bazează adesea pe „ghiciri educaționale”.
Pe viitor, Kou preconizează că analizele avansate și datele despre procesele în timp real vor constitui pietrele de temelie pentru automatizarea completă, reducând erorile umane și îmbunătățind eficiența, costurile și timpul de lansare pe piață.
Pentru echipele care încep să exploreze analiza gazelor respiratorii în timp real, Kou sugerează să profite de cunoștințele și experiențele comunității de fermentare, care este deschisă la împărtășirea lecțiilor învățate și la susținerea succesului produselor bazate pe fermentare.
