充足的氧氣供應(yīng)對(duì)于細(xì)胞周期中所有能量消耗過(guò)程的正常運(yùn)行至關(guān)重要。一次性生物反應(yīng)器在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模化培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中的有效通氣是實(shí)現(xiàn)高細(xì)胞密度和高產(chǎn)品濃度的一項(xiàng)要求。一次性生物反應(yīng)器可確保在1 升規(guī)模的動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中提供充分的氧氣供應(yīng)和高生產(chǎn)率。

一次性生物反應(yīng)器培養(yǎng)系統(tǒng)

在受控培養(yǎng)系統(tǒng)中，例如常見(jiàn)的攪拌罐生物反應(yīng)器，氣體供應(yīng)自動(dòng)化控制。通過(guò)調(diào)整攪拌、充氣速率和/或氧飽和度的特殊控制級(jí)聯(lián)用于規(guī)避氧氣限制。然而，這種控制在普通的實(shí)驗(yàn)室細(xì)胞培養(yǎng)設(shè)備中是不可用的，這些設(shè)備主要由易于使用和低成本的設(shè)備組成。這些設(shè)備中的大多數(shù)是表面充氣的，因此受到水平液面的限制。這通常會(huì)導(dǎo)致氧氣供應(yīng)受限；例如，使用傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)瓶無(wú)法實(shí)現(xiàn)最佳細(xì)胞密度和產(chǎn)品濃度。一次性生物反應(yīng)器是一種一次性的獨(dú)立培養(yǎng)裝置，它是為快速細(xì)胞培養(yǎng)而開(kāi)發(fā)的，通過(guò)確保充足的氧氣供應(yīng)而無(wú)需使用復(fù)雜的設(shè)備和高攪拌速率。它易于使用，可實(shí)現(xiàn)具有成本效益的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)，建議的工作體積為 1 升。

一次性生物反應(yīng)器的主要特點(diǎn)是集成的膜曝氣和攪拌系統(tǒng)，可在細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)氣體傳輸。中空纖維膜纏繞在攪拌棒上，攪拌棒在尖端包含鐵芯。攪拌是通過(guò)磁力驅(qū)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)的。隔膜泵補(bǔ)充了設(shè)置；它將環(huán)境空氣通過(guò)無(wú)菌過(guò)濾器送入中空纖維膜。在工作條件下，氧氣和二氧化碳從中空纖維膜擴(kuò)散到細(xì)胞懸浮液中。中空纖維的多重纏繞代表了（活性）曝氣表面的巨大增加。因此，氧氣不會(huì)限制細(xì)胞生長(zhǎng)，與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)瓶相比，它的生產(chǎn)能力會(huì)更強(qiáng)。如果需要特殊氣體，該組件可以放置在培養(yǎng)箱中（例如 CO2培養(yǎng)箱）。

在發(fā)酵和細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程中，溶解氧測(cè)量是保持細(xì)胞優(yōu)化條件的重要環(huán)節(jié)。

在發(fā)酵器/生物反應(yīng)器中的溶解氧水平過(guò)低，就會(huì)影響生長(zhǎng)率、營(yíng)養(yǎng)攝入、細(xì)胞形態(tài)和代謝物合成， 導(dǎo)致產(chǎn)量下降，較終產(chǎn)品質(zhì)量偏低。 但如果水平過(guò)高，就會(huì)形成活性氧，氧化培養(yǎng)基的成分，造成細(xì)胞變異。 此外，在需要大功率壓縮機(jī)注入空氣的大型發(fā)酵器中，過(guò)高的鼓泡會(huì)造成能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。 因此，將溶解氧保持在要求的范圍內(nèi)是程序優(yōu)化的關(guān)鍵。

只有當(dāng)安裝在發(fā)酵罐/生物反應(yīng)器中的溶解氧傳感器，其測(cè)量非常可靠的情況下，才有可能進(jìn)行準(zhǔn)確的氧氣控制。 在傳感器測(cè)量頭位置聚集或覆蓋的氣泡，會(huì)對(duì)傳感器信號(hào)產(chǎn)生噪音。 錯(cuò)誤測(cè)量峰值或低谷可能會(huì)造成不恰當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)鼓泡或補(bǔ)飼，引發(fā)控制發(fā)酵/細(xì)胞培養(yǎng)策略方面的問(wèn)題。

工采網(wǎng)小編為大家介紹兩款溶解氧傳感器，KDS-25B是一款獨(dú)特的原電池式傳感器，是專(zhuān)門(mén)為水質(zhì)控制而開(kāi)發(fā)的。這款溶解氧傳感器最顯著的特點(diǎn)就是，使用壽命長(zhǎng)，不受CO2影響。溶解氧傳感器KDS-25B 使用特殊酸性電解液，陰極采用惰性金屬金，陽(yáng)極采用金屬鉛，氧氣以擴(kuò)散的方式通過(guò)氟樹(shù)脂膜參與氧化還原反應(yīng)，構(gòu)成一種氧鉛蓄電池，然后由內(nèi)部電阻將氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)化成電壓輸出。產(chǎn)生的電流與溶解氧的濃度成正比，嚴(yán)格地來(lái)說(shuō)是與氧分壓成正比（溶解氧含量越高，透過(guò)氟樹(shù)脂膜參與反應(yīng)的氧分子越多）。

美國(guó)Global Water WQ-FDO光學(xué)溶解氧傳感器測(cè)量正基于一種減毒的熒光信號(hào)測(cè)量在一個(gè)定義的時(shí)間框架。熒光染料是刺激的傳感器膜由一個(gè)短波長(zhǎng)光源。通過(guò)重新陷入被動(dòng)狀態(tài),發(fā)出長(zhǎng)波光線,這是記錄為測(cè)量信號(hào)。如果氧接觸染料通過(guò)擴(kuò)散膜背散射光的周期縮短accord-ing樣品的氧濃度。光學(xué)測(cè)量或多或少是一個(gè)高度精密的時(shí)間測(cè)量。為了處理這些時(shí)間盡可能精確測(cè)量,傳感器光學(xué)校準(zhǔn)光速。WQ-FDO被專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)來(lái)滿足環(huán)境的要求要求moni-toring和科學(xué)研究領(lǐng)域,提供長(zhǎng)期的、準(zhǔn)確和可靠的溶解氧mea-surement。傳感器已經(jīng)極低的電力re-quirements和4 - 20毫安輸出使其適合納入遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)施。想了解更多溶解氧傳感器，歡迎咨詢工采網(wǎng)在線技術(shù)工程師。

審核編輯：符乾江