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簡(jiǎn)要描述:德國Zellwerk公司的ZRP反應器為細胞治療領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng )了全新的視野:ZRP反應器適用于干細胞、NK細胞以及T細胞的培養,以及用于大規模三維培養貼壁細胞來(lái)進(jìn)行糖蛋白、抗體和多肽藥物的生產(chǎn)。由于ZRP反應器使用了特殊的模塊化培養組件以及專(zhuān)業(yè)的控制系統,所以氧氣的提供、消耗產(chǎn)物的去除、精確的過(guò)程控制、流體剪切力的控制和貼壁細胞培養規?;糯蟮葐?wèn)題都得到了圓滿(mǎn)的解決。
ZRP 平板灌流式反應器主要原理:
ZRP生物反應器易于組裝和使用。目前ZRP生物反應器有兩種不同的培養模式。*種是平板灌流式反應器,適用于干細胞和NK細胞的培養(如下圖)。
由于干/祖細胞和NK細胞對剪切力相當敏感,可能會(huì )受到懸浮攪拌培養系統中流體剪切力的損傷,而且攪動(dòng)可能會(huì )影響包括細胞因子受體在內的表面標志的表達,在一定程度上會(huì )影響干/祖細胞和NK細胞的增殖與分化。同時(shí)攪拌會(huì )使細胞處于相對分散的狀態(tài),不利于細胞之間的相互作用。所以低剪切力、低局部濃度梯度以及適度的細胞間通訊是干/祖細胞和NK細胞體外擴增所需要的。ZRP生物反應器底部?jì)缺砻嬖O有多個(gè)肋條,用于截留細胞,使細胞聚集在一定的空間范圍內,加強了細胞間的通訊,并可以克服動(dòng)態(tài)攪拌式反應器細胞分散及難以相互作用的缺點(diǎn)。該生物反應器中的培養液采用循環(huán)培養方式,通過(guò)控制系統可精準控制培養體系的酸堿度和氧含量,以此來(lái)改善傳質(zhì)限制,維持主體培養基相對均一性,同時(shí)克服靜態(tài)培養存在局部濃度梯度的缺點(diǎn)。細胞在培養過(guò)程中沒(méi)有攪動(dòng),消除了動(dòng)態(tài)攪拌式反應器中剪切力可能對造血干/祖細胞和NK細胞造成的機械損傷。培養過(guò)程可以實(shí)行無(wú)菌取樣操作,用于細胞計數和觀(guān)察細胞生長(cháng)形態(tài)等。
ZRP 平板灌流式培養器主要應用領(lǐng)域:
快速大量擴增干細胞和T細胞
快速大量擴增免疫系統細胞如NK細胞
擴增并獲得可用于治療的高活性免疫細胞
ZRP平板灌流式反應器的優(yōu)勢:
Ø ZRP平板灌流式反應器底面的肋條起到截流細胞的作用,從而使細胞較好地聚集在一個(gè)有限的空間范圍內,加強了細胞間的通訊,更好地發(fā)揮細胞間的相互作用,克服了動(dòng)態(tài)攪拌式生物反應器的缺點(diǎn)。
Ø ZRP平板灌流式反應器能有效地截留細胞,且細胞在生物反應器中的分布較均一,并沒(méi)有堆積在液體流動(dòng)方向上的肋條的一側,而是積累在兩條肋條間的凹槽中,這主要是因為細胞是通過(guò)靜態(tài)接種的方式接種于平板灌流式反應器中,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的靜置后,細胞在重力作用下沉入生物反應器兩肋條之間的凹槽中,且循環(huán)培養基流速較低,細胞在整個(gè)培養過(guò)程中能較均一地分布于生物反應器中。
Ø ZRP平板灌流式反應器具備無(wú)菌且溫度可控的培養工作室,細胞樣品的制備、接種、介質(zhì)容器的更換,管件的更換,傳感器的更換,細胞收集等都可在無(wú)菌且嚴密可控的環(huán)境下進(jìn)行。
Ø ZRP平板灌流式反應器具備高精準控制單元,系統過(guò)程參數通過(guò)集成式的觸摸屏獲得。所有相關(guān)的培養數據可被有效記錄,并經(jīng)遵循 GMP 標準的標準執行軟件在個(gè)人電腦上進(jìn)行評估。
ZRP平板灌流式培養器(培養容積500ml)
ZRP平板灌流式培養器(培養容積50ml)
ZRP 旋轉載體灌流式反應器主要原理:
第二種是旋轉載體灌流式反應器,適用于貼壁細胞的大規模培養,主要用于生產(chǎn)蛋白和細胞因子。該反應器應用Sponceram圓盤(pán)(一種特殊的多孔陶瓷)作為載體,具有*的比表面積,可以提供上萬(wàn)平方米的培養面積,可以極大地提高貼壁細胞的細胞密度和細胞產(chǎn)物的產(chǎn)量。同時(shí)反應器有一個(gè)磁耦合旋轉軸,溫和的載體旋轉運動(dòng)避免了外來(lái)剪切力對自細胞的影響,從而促進(jìn)細胞及組織的粘附和快速增殖。該生物反應器中的培養液采用循環(huán)培養方式,通過(guò)控制系統可精準控制培養體系的酸堿度和氧含量,以此來(lái)改善傳質(zhì)限制,維持主體培養基相對均一性,同時(shí)克服靜態(tài)培養存在局部濃度梯度的缺點(diǎn)。在收集細胞的過(guò)程中,采用特殊的旋轉程序結合分離溶液,使得貼壁細胞的收集獲得非常方便。
ZRP 旋轉載體灌流式培養器主要應用領(lǐng)域:
進(jìn)行三維貼壁細胞高密度培養
快速大量擴增貼壁細胞如貼壁型間充質(zhì)干細胞
快速大量擴增長(cháng)期分泌型貼壁細胞
高效生產(chǎn)重組蛋白、糖蛋白和多肽等
ZRP旋轉載體灌流式培養器
ZRP旋轉載體灌流式培養器
ZRP旋轉載體灌流式反應器的優(yōu)勢:
Ø 應用Sponceram圓盤(pán)(一種特殊的多孔陶瓷)作為載體,具有*的比表面積,可以提供上萬(wàn)平方米的培養面積,可以極大地提高貼壁細胞的細胞密度和細胞產(chǎn)物的產(chǎn)量
Ø 溫和的載體旋轉運動(dòng)避免了外來(lái)剪切力對自細胞的影響,從而促進(jìn)細胞及組織的粘附和快速增殖,特別適用于軟骨細胞、成骨細胞和各種祖細胞的貼壁培養。
Ø ZRP平板灌流式反應器具備無(wú)菌且溫度可控的培養工作室,細胞樣品的制備、接種、介質(zhì)容器的更換,管件的更換,傳感器的更換,細胞收集等都可在無(wú)菌且嚴密可控的環(huán)境下進(jìn)行。
Ø ZRP平板灌流式反應器具備高精準控制單元,系統過(guò)程參數通過(guò)集成式的觸摸屏獲得。所有相關(guān)的培養數據可被有效記錄,并經(jīng)遵循 GMP 標準的標準執行軟件在個(gè)人電腦上進(jìn)行評估。
應用ZELLWERK系統進(jìn)行間充質(zhì)干細胞(MSC細胞)GMP級別大規模擴增
(德國默克醫藥公司)
應用ZELLWERK系統進(jìn)行外周血單核細胞(PBMCs)大規模培養后相關(guān)抗體檢測顯示培養的高效性(拜耳醫藥保健公司)
應用ZELLWERK系統進(jìn)行NK細胞大規模培養后,純度為98%-100%,活性大于80% ,高于目前市場(chǎng)上其他任何細胞培養反應器
(德國柏林夏洛蒂醫科大學(xué)腫瘤與癌癥研究所,Charité Universitätsmedizin Berlin.)