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中空纖維在灌流工藝中的應(yīng)用實(shí)例
近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展，生物工藝開(kāi)發(fā)、優(yōu)化和放大已經(jīng)成為主流趨勢(shì)。作為生物工藝中的重要環(huán)節(jié)，過(guò)濾技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。高載量、高流速、穩(wěn)健截留效果的新型膜是新一代過(guò)濾器發(fā)展的必然。
根據(jù)液體的流動(dòng)方向不同，過(guò)濾又可分為直流過(guò)濾和切向流過(guò)濾，直流過(guò)濾以其簡(jiǎn)便的操作和高流速的特點(diǎn)，常用于固形物和顆粒物的去除、支原體和細(xì)菌的截留、病毒去除等領(lǐng)域。
而在切向流過(guò)濾技術(shù)中，液體流動(dòng)方向平行于膜，小于膜孔徑的分子可以透過(guò)膜被清除，大于膜孔徑的分子則被截留在膜的表面，在外部切向力的作用下，又可以被沖刷回循環(huán)罐，避免膜的徹底堵塞，這種巧妙的過(guò)濾方式可以高效的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物的濃縮和小分子去除，成為生物工藝中必不可少的環(huán)節(jié)。
常用的切向流過(guò)濾方式有平板膜包和中空纖維兩種。中空纖維以其開(kāi)放式的流路設(shè)計(jì)，具有高容污能力和剪切力溫和等特點(diǎn)，可應(yīng)用于以下工藝環(huán)節(jié)：
1、細(xì)胞截留和培養(yǎng)基置換（灌流工藝）
2、菌體收集
3、細(xì)胞及菌體收獲液的澄清
4、病毒及核酸類(lèi)產(chǎn)品的濃縮和透析
5、脂質(zhì)體的濃縮和透析
本文將通過(guò)實(shí)際案例，為您闡述中空纖維在生物工藝中的應(yīng)用。
中空纖維在灌流工藝中的應(yīng)用
在細(xì)胞培養(yǎng)灌流工藝中，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被不斷加入到生物反應(yīng)器中，同時(shí)，細(xì)胞代謝的副產(chǎn)物通過(guò)外部截留裝置被移除，保證細(xì)胞一直處于生長(zhǎng)環(huán)境中，從而獲得細(xì)胞密度。常用的細(xì)胞截留裝置有ATF和TFF。
在一篇技術(shù)文獻(xiàn)中，科學(xué)家對(duì)兩種細(xì)胞截留裝置分別進(jìn)行了多次探索，實(shí)驗(yàn)中，CHO-DHFR細(xì)胞接種于某10L波浪式生物反應(yīng)器中，一些實(shí)驗(yàn)中反應(yīng)器與ATF-2連接，另一些實(shí)驗(yàn)則通過(guò)蠕動(dòng)泵和中空纖維柱（PS材質(zhì)，850cm2）實(shí)現(xiàn)細(xì)胞截留。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)細(xì)胞密度達(dá)到2-3MCell/mL時(shí)開(kāi)始進(jìn)行灌流，灌流速率控制為1-10RV/day，培養(yǎng)時(shí)間為27天，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示：
從表格數(shù)據(jù)可以看出，兩種細(xì)胞截留裝置均可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的灌流工藝，細(xì)胞密度可達(dá)200MCell/mL。
