Kontinuierliche Kultivierung mit Perfusion im Bioreaktor

Perfusion ist eine Methode der kontinuierlichen Kultivierung, bei der die Zellen im Bioreaktor zurückgehalten oder in den Bioreaktor zurück gefördert werden. Dadurch ist das geerntete Medium zellfrei und es können bei reduziertem Arbeitsvolumen höhere Zellkonzentrationen und Produktausbeuten im Bioreaktor erreicht werden. Zudem besteht nicht die Gefahr, dass Zellen durch zu hohe Verdünnungsraten (D) ausgewaschen werden.

Mehr Feeding Möglichkeiten durch zusätzliche Pumpen und Waagen

Zur Durchführung von Perfusions-Bioprozessen reicht die Standardausstattung an integrierten Pumpen oftmals nicht aus. Damit zusätzliche externe Pumpen angeschlossen werden können, benötigt der Bioreaktor zusätzliche analoge Ein- und Ausgänge. Um sicherzugehen, dass die externe Pumpe mit dem Bioreaktor kommunizieren kann, ist es von Vorteil diese direkt beim Bioreaktorhersteller zu bestellen. Der Anschluss einer oder mehrerer Waagen ermöglicht zudem gravimetrisches Feeding für eine präzise Nährstoffzugabe über lange Zeiträume.

Optimierte Nährstoffzugabe durch Feedingprofile

Durch regelmässiges «Nachfüttern» von Nährmedium bleiben die Zellen über den langen Zeitraum eines Perfusionsprozesses gut versorgt, wodurch die Produktausbeute signifikant gesteigert und die Produktqualität gewährleistet wird. Die Pumpe für die Zugabe des Mediums kann entweder direkt am Bioreaktor oder über eine spezifische Bioprozess-Software gesteuert werden. Dabei ist es ein grosser Vorteil, wenn individuelle Feedingprofile gespeichert und wiederverwendet werden können. Zudem kann mit einer Bioprozesssoftware das Rein- und Rauspumpen des Mediums auch in Abhängigkeit anderer Parameter, wie der Zellkonzentration, gesteuert werden.

Kosten sparen durch frei konfigurierbare Pumpen

Ein freiwählbarer Betriebsmodus der integrierten Pumpen am Bioreaktor hat den Vorteil, dass Pumpen schnell und einfach umkonfiguriert werden können. So kann beispielsweise, wenn bei Zellkultur der pH -Wert über CO2 geregelt wird, die nicht benötigte Säure-Pumpe per Knopfdruck zu einer analogen Feed- bzw. Harvest-Pumpe umgestellt werden. Das erspart die Investitionskosten und den Laborplatz einer zusätzlichen externen Pumpe.

Methoden zur Zellrückhaltung

Auf dem Markt sind diverse Methoden zur Zellrückhaltung etabliert. Ein Spin Filter ist Bestandteil des Bioreaktors und wird meistens an der Rührwelle innerhalb des Bioreaktors befestigt. Das zellfreie Medium wird dabei kontinuierlich aus dem Filterinnenraum geerntet. Weitere Systeme wie z.B. Alternating Tangential Flow (ATF) Module oder Tangential Flow Filtration (TFF) Module werden extern an den Bioreaktor angebunden.

Kontinuierliche Überwachung für höhere Produktivität

Eine grosse Anzahl verfügbarer Sensoren ermöglicht die kontinuierliche Überwachung kritischer Parameter, wie beispielsweise Lebendzelldichte- oder Biomassesensoren. Durch die Online-Überwachung der Biomassekonzentration können bei zu hohen Zellkonzentrationen die Zellen durch das sogenannte Cell Bleeding entnommen und somit die Produktivität verbessert werden. Mittels Sensoren zur Messung der Metabolit-konzentrationen wird die Gefahr der Ansammlung toxischer Nebenprodukte im Bioreaktor verringert.

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  • Abgas (CO2, O2)
  • Biomasse
  • Lebendzelldichte
  • pCO2
  • Redox
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Bioreakoren für Perfusion

Labfors 5

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Highend Tischbioreaktor für alle Anwendungen

  • Bis 13 l Totalvolumen

  • Zusätzliche integrierte Pumpen (optional)

  • Anschluss externer Waage möglich

  • Wechsel zwischen Glas- und Einweg-Kulturgefässen (optional)

Multifors 2

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Parallelbioreaktor für kleinvolumige Bioprozesse

  • Bis zu 1,4 l Totalvolumen

  • Zusätzliche integrierte Pumpen (optional)

  • Anschluss externer Waagen möglich

  • Bis zu sechs vollausgestattete Bioreaktoren an einem HMI

Minifors 2

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Das preisgekrönte Bioreaktor-Komplettpaket

  • Bis zu 6 l Totalvolumen

  • Zusätzliche externe Pumpe (optional)

  • Anschluss einer externen Waage möglich

  • Vorkonfiguriert und sofort startklar

eve® – die Plattform-Software für Bioprozesse

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Workfloworientierte Planungstools und umfassende Möglichkeiten zur Bioprozesssteuerung und-kontrolle

  • Ortsunabhängige Überwachung und Steuerung von Bioprozessparametern

  • Leistungsstarke Feedingstrategien

  • Umfangreiche Prozessdatenanalyse durch Softsensoren

  • Validierung gemäss FDA 21 CFR Part 11

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Mohd Razif Mamat - Head Of Technical Administration & Operation, Malaysia Genome Institute

«Da Perfusionsprozesse meist über mehrere Wochen laufen, ist einen detaillierten Einblick in den Kultivierungsprozess unerlässlich»

Lea Düppe — Produktmanagerin

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