Tanques de fermentação paralelos

Bioreatores paralelos

Os reatores bioparalelos possuem controle avançado de processos biológicos e operações de automação, adequados para pesquisa e desenvolvimento de culturas celulares e microbiologia. Características como controle de processo paralelo, controle preciso de todos os parâmetros relevantes, esquemas personalizados pelo usuário e inúmeros programas de controle de automação tornam o desenvolvimento de processos mais rápido e eficiente; Aplicações como microorganismos, bactérias fotossintéticas, mamíferos, células humanas, células tronco e biocombustíveis e biopolímeros.

O que é um biorreator paralelo? Em resumo, a essência é a combinação de vários reatores, mas a sincronização de todas as condições operacionais, como a configuração sincronizada de parâmetros de vários biorreatores (tanques de fermentação), a inicialização sincronizada, a parada sincronizada, o sensor de calibração sincronizada, a esterilização sincronizada do meio de cultura, para que mantenha um alto nível de consistência e repetibilidade dos resultados de vários parâmetros. Por que um biorreator paralelo? Uma das principais características da biologia sintética é a alta quantificação, que exige um alto nível de paralelismo e consistência entre as amostras para garantir a comparabilidade e confiabilidade dos resultados. No entanto, os tanques de fermentação múltiplos tradicionais são apenas conectados a vários tanques de fermentação juntos, onde cada tanque de fermentação de parâmetros de configuração, inicialização, parada, calibração, preparação de meios de cultura e esterilização, etc., operação separada, tanque e tanque entre essas operações falta sincronia e consistência condicional, o erro do resultado é muito grande. Portanto, para os processos de fermentação de alto fluxo, apenas os biorreatores paralelos podem atender às necessidades de processamento de amostras de alto fluxo.questão de coerência.

Paralelismo - combinação de software e hardware

A "paralelidade" é um indicador abrangente para medir o desempenho de biorreatores paralelos, baseado em hardware na estabilidade e consistência de componentes de execução e de teste, como bombas, válvulas e instrumentos, transmissores e a robustez do sistema de controle. As funções principais dos biorreatores paralelos são o design experimental (DoE) e a triagem de alto rendimento (high throughput screening), que geram grandes quantidades de dados durante o uso. Portanto, os biorreatores paralelos devem ser equipados com um sistema de gestão de dados robusto. Ao mesmo tempo, a carga de trabalho do biorreator paralelo é grande e propensa a erros, e o software do biorreator paralelo deve ser altamente automatizado e inteligente. A combinação de software e hardware é a alma dos biorreatores paralelos, a diferença fundamental entre biorreatores paralelos e múltiplos reatores independentes.

Diferenças entre "biorreatores paralelos" e "reatores multiligados"

Laboratórios ou fábricas de fermentação de menor tamanho têm mais do que um reator. Será que usar todos esses reatores para fazer o mesmo experimento, ou até mesmo para projetar experimentos, é equivalente a um biorreator paralelo? Obviamente não. Mesmo que vários biorreatores de um fabricante estejam juntos, todas as condições operacionais sejam as mesmas, as matérias-primas e as espécies sejam as mesmas, os resultados são sempre diferentes, e alguns dispositivos podem estar sempre acima da média e outros abaixo da média. Portanto, é claro que a "multidão" de múltiplos reatores juntos não pode ser chamada de biorreator paralelo. Ou pelo menos não atende à nossa definição de biorreator paralelo, nem é capaz de atender às necessidades de análise quantitativa das aplicações mais importantes de biorreatores paralelos, como o DOE.

Determinantes-chave da "paralelidade" de biorreatores paralelos:

Na verdade, não é possível fazer a mesma coisa, tanto no equipamento quanto na operação. Há sempre erros na instalação do tamanho da paleta de agitação, a precisão do instrumento é limitada e a transmissão de quantidade analógica é prejudicial. Estes erros sutis parecem insignificantes, mas para os micróbios, especialmente para bactérias como a E. Coli, que se dividem em 20 minutos, os efeitos subtis entre o equipamento e a operação são transmitidos de geração em geração e aumentam exponencialmente. Mesmo no ideal, assumindo que todo o hardware é o mesmo, o movimento e a perturbação do fluido são aleatórios e, portanto, os movimentos do controlador de circuito fechado são aleatórios. Em grandes tanques de fermentação, o tempo de mistura pode levar dezenas de minutos ou até mais, e as condições de operação macroscópicas e os parâmetros de medição locais não representam o ambiente periférico que as bactérias podem sentir. Do ponto de vista estatístico, há muitas bactérias que se reproduzem por gerações ou até gerações sem experimentar condições reais de operação. É a chamada perda, falha de milhares de milhas, em cada tanque de fermentação, é verificado dia após dia o efeito borboleta. Portanto, a busca pela paralelidade de biorreatores paralelos não tem fim e a construção de biorreatores paralelos verdadeiros não é um processo do dia para a noite. É necessário ter uma compreensão profunda do princípio de funcionamento do equipamento como um todo e de todos os componentes, como separar a força e a força elétricas para proteger os sinais de sensores, como os eletrodos, da interferência; O controle dos mesmos parâmetros entre tanques vem do mesmo módulo, o controle é mais preciso e a diferença é menor; O número de tanques pode ser aumentado e diminuído em grupos livres, em comparação com tanques múltiplos ou tanques separados, a consistência, a paralelidade e a repetitividade das curvas de parâmetros de vários tanques dentro de biorreatores paralelos são melhores; Sob o mesmo controle de parâmetros, as curvas de parâmetros de diferentes tanques coincidem altamente.

Características técnicas:

1, pode controlar em paralelo 2 ~ 48 tanques, o número de tanques aumentou arbitrariamente, o tipo modular de bloco aumentou, sem a necessidade de conexão complexa, o cabo de rede direto pode ser controlado.

2, o volume do tanque é flexível e opcional, 250ml / 500ml / 1000ml arbitrariamente combinados, podem ser substituídos uns aos outros, base universal.

O design modular do controlador pode ser configurado de acordo com diferentes necessidades experimentais

Cada tanque pode controlar independentemente a temperatura, agitação, pH、DO、 Suplementos, amortiguação, ventilação (incluindo controle de cascade personalizado)

5, a bomba perimóvel pode ser ajustada para controlar com precisão a quantidade de suplemento, alcançar lotes, fluxo adicional, contínuo e cultura de irrigação

6, módulos funcionais de densidade celular escalável, análise de gases de escape, detecção on-line de glicose, pesagem de suplementos e outros

O software de análise de big data de processos biológicos MC-bio fornece controle avançado de processo e análise de dados para suportar o design experimental do DOE

Aplicação:

• Fermentação microbiana (bactérias, leveduras, fungos)

• Cultura celular em suspensão (mamíferos, plantas, insetos)

• Cultura celular de parede colada com microtransportadores

• Otimização do meio, triagem de clonagem

• Expressão de proteínas em pequena escala, expressão de anticorpos

• Desenvolvimento e otimização de processos

Parâmetros técnicos: