Cultivo de células madre en un biorreactor

El cultivo exitoso de células madre en un biorreactor requiere un monitoreo y control precisos de ciertos parámetros críticos del proceso, como el pH, la concentración de oxígeno disuelto y la temperatura, así como de parámetros bioquímicos como las concentraciones de nutrientes importantes, metabolitos y factores de crecimiento. Otro factor particularmente importante para las células madre en un biorreactor es prevenir el daño celular al minimizar el esfuerzo de corte causado por el agitador y por la formación de gases. Esto es cierto tanto si está cultivando células madre con células en suspensión, agregados celulares o células madre en microcarriers.

Control preciso de la concentración de oxígeno disuelto

Debido a que influye en la diferenciación y división de las células madre, la concentración de oxígeno disuelto debe controlarse con mucha precisión. La solución ideal aquí es una estrategia de gasificación que involucra aire, N2 y O2, cada uno con su propio controlador de flujo másico. Un factor importante es asegurarse de que haya suficiente oxígeno disponible para las células, es decir, mantener alto el valor de kLa del biorreactor, a pesar de la gasificación suave y lenta. El sistema también debe incluir una línea de CO2 para el control del pH, así como una opción para la gasificación del headspace.

Mezcla completa con poco esfuerzo cortante

Una mezcla completa es indispensable para mantener condiciones homogéneas dentro del recipiente de cultivo. Los períodos de mezcla cortos reducen los gradientes de concentración que pueden dañar las células y pueden surgir, por ejemplo, al introducir una base o un medio nutritivo. Las células madre son muy sensibles a las fuerzas de corte, lo que significa que es importante una mezcla completa con una entrada de baja potencia y una distribución uniforme de energía. Las características clave de los biorreactores adecuados incluyen una geometría óptima del reactor y un agitador suave para las células y posicionado correctamente.

Monitoreo continuo de los parámetros críticos del proceso

La capacidad de cultivar células de forma reproducible requiere una mirada detallada dentro del proceso de cultivo. Los sensores adicionales, como los sensores redox, de gas residual, de densidad de células vivas y de biomasa, permiten a los usuarios monitorear continuamente los parámetros críticos. Sobre la base de estos datos, el software de bioprocesos puede calcular continuamente parámetros adicionales, tales como el RQ, lo que permite que el sistema responda rápida y automáticamente a las condiciones cambiantes del proceso.

Microcarriers como solución para células adherentes

Las células adherentes (células madre que sólo crecen si pueden fijarse a una matriz) a menudo se cultivan en biorreactores con la ayuda de microcarriers. Estos están disponibles en una variedad de materiales y con frecuencia se combinan con spin filters. Los microcarriers con células no pueden pasar a través de la membrana del filtro, haciendo que las células se acumulen en el biorreactor y permitiendo al usuario cosechar un medio libre de células.

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«Las células madre son muy sensibles a las fuerzas de corte, lo que significa que es importante mezclar exhaustivamente con una baja entrada de potencia.»

Iwo Zamora — Experto en bioprocesos

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