ถังหมักชีวภาพ

แนวคิดเกี่ยวกับถังหมักชีวภาพมีการพัฒนาไปอย่างมากนับตั้งแต่เริ่มก่อตั้ง การออกแบบในช่วงแรกมีพื้นฐานมาจากการหมักจุลินทรีย์แบบกวน โดยที่จุลินทรีย์ถูกเพาะเลี้ยงในเครื่องปฏิกรณ์แบบถังกวน เมื่อเวลาผ่านไป อุตสาหกรรมได้เห็นถึงการมาถึงของถังหมักประเภทต่างๆ รวมถึงระบบผสมคลื่น ถังกวน และระบบเขย่าวงโคจร แต่ละประเภทเหล่านี้รองรับประเภทเซลล์และปริมาณการปฏิบัติงานที่แตกต่างกัน ซึ่งสะท้อนถึงความหลากหลายและความซับซ้อนของการผลิตชีวเภสัชภัณฑ์

ยกตัวอย่างเช่นหมักที่มีคลื่นผสมได้พบการใช้งานอย่างกว้างขวางในการขยายตัวของเซลล์เมล็ดและการเพาะปลูกเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ไวต่อแรงเฉือน การผสมผสานที่อ่อนโยนของพวกเขาช่วยลดความเสียหายของเซลล์ส่งเสริมการเจริญเติบโตของเซลล์ที่มีสุขภาพดีและผลผลิตผลิตภัณฑ์ที่สูงขึ้น ในทางตรงกันข้ามระบบการสั่นสะเทือนของวงโคจรแม้ว่าจะค่อนข้างช้ากว่าในการพัฒนาส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการเพาะเลี้ยงสัตว์และเซลล์พืชที่มีความต้องการออกซิเจนต่ำกว่า ระบบเหล่านี้ถูก จำกัด อยู่ที่แอพพลิเคชั่นในห้องปฏิบัติการซึ่งทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มที่สำคัญสำหรับการวิจัยและการพัฒนาระยะแรก

◆ ห้องหมัก: นี่คือช่องหลักที่เกิดกระบวนการทางชีววิทยา มักทำจากสแตนเลสเพื่อให้มั่นใจถึงความทนทานและปลอดเชื้อ

◆ระบบกวน: เพื่อให้แน่ใจว่าการผสมและการเติมอากาศที่สม่ำเสมอภายในห้องหมักผู้กวนเช่นใบพัดหรือเครื่องกวน สิ่งเหล่านี้ช่วยในการรักษาสภาพที่เป็นเนื้อเดียวกันตลอดกระบวนการหมัก

◆ ระบบเติมอากาศ: การจัดหาออกซิเจนเป็นสิ่งสำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตแอโรบิก นี่คือความสำเร็จผ่าน spargers หรือ diffusers อากาศที่แนะนำอากาศที่ผ่านการฆ่าเชื้อเข้าสู่น้ำซุปหมัก

◆ระบบทำความเย็น: การควบคุมอุณหภูมิยังคงอยู่โดยใช้แจ็คเก็ตหรือขดลวดที่เต็มไปด้วยสารหล่อเย็น สิ่งนี้จะช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไปและทำให้มั่นใจได้ว่าสภาพการเจริญเติบโตที่ดีที่สุด

◆ระบบควบคุมค่า pH: ค่า pH ของน้ำซุปหมักได้รับการตรวจสอบและปรับโดยใช้กรดฐานหรือบัฟเฟอร์เพื่อรักษาช่วงที่ต้องการ

◆ ระบบป้อนสารอาหาร: การควบคุมสารอาหารเช่นน้ำตาลกรดอะมิโนวิตามินและแร่ธาตุมีไว้เพื่อรักษาการเจริญเติบโตของเซลล์และการเผาผลาญ

ความอเนกประสงค์ของเครื่องหมักทางชีวภาพทำให้เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในขั้นตอนต่างๆ ของการผลิตชีวเภสัชภัณฑ์ การใช้งานที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งคือการผลิตโปรตีนรีคอมบิแนนท์โดยใช้การเพาะเลี้ยงเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมต่างจากเซลล์จุลินทรีย์ตรงที่สามารถผลิตโปรตีนที่มีขนาดใหญ่ขึ้นโดยมีการดัดแปลงที่ซับซ้อนหลังการแปลความหมาย เช่น ไกลโคซิเลชัน ทำให้พวกมันเหมาะสำหรับการผลิตโปรตีนรักษาโรคที่เลียนแบบโปรตีนของมนุษย์

สัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมโดยเฉพาะแพะและกระต่ายดัดแปรพันธุกรรมได้กลายเป็นแบบจำลองที่มีแนวโน้มสำหรับการผลิตโปรตีน recombinant ด้วยการบูรณาการยีนของมนุษย์เข้ากับจีโนมของสัตว์นักวิจัยสามารถควบคุมระบบการผลิตตามธรรมชาติของสัตว์เพื่อสร้างโปรตีนในการรักษาในนมหรือของเหลวอื่น ๆ วิธีการนี้เรียกว่า "การทำฟาร์มโมเลกุล" มีข้อดีหลายประการรวมถึงต้นทุนการผลิตที่ต่ำกว่าผลตอบแทนที่สูงขึ้นและโปรไฟล์ความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น

ตัวอย่างเช่น Atryn ซึ่งเป็นแอนติบอดีต่อต้านทรอมบินชนิดลูกผสมที่ได้รับการอนุมัติจาก FDA ในปี 2552 ผลิตในนมของแพะดัดแปลงพันธุกรรม ในทำนองเดียวกัน Ruconest ซึ่งเป็นสารยับยั้ง C1 เอสเทอเรสของมนุษย์ชนิดรีคอมบิแนนท์ ได้รับการทำให้บริสุทธิ์จากนมของกระต่ายดัดแปลงพันธุกรรม ผลิตภัณฑ์เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้และประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์สัตว์ดัดแปลงพันธุกรรมในการผลิตชีวเภสัชภัณฑ์

◆ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเซลล์: การพัฒนาสื่อการเพาะเลี้ยงเซลล์ใหม่กลยุทธ์การป้อนและระบบการกระจายได้ปรับปรุงประสิทธิภาพและคุณภาพของการเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์อย่างมีนัยสำคัญ ความก้าวหน้าเหล่านี้ช่วยให้การผลิต titers ที่สูงขึ้นของโปรตีนการรักษาและวัคซีนลดต้นทุนและเพิ่มความพร้อมของผลิตภัณฑ์เหล่านี้

◆นวัตกรรมในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพ: การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพใหม่ เช่น เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบผสมคลื่นและเขย่าในวงโคจร นำเสนอคุณสมบัติการผสมและการถ่ายเทมวลที่ดีขึ้น ช่วยให้สามารถเพาะเลี้ยงประเภทเซลล์ที่ละเอียดอ่อนและการผลิตผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง นอกจากนี้ การใช้เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบใช้แล้วทิ้งยังช่วยลดความเสี่ยงในการปนเปื้อนและทำให้กระบวนการผลิตง่ายขึ้น

◆ การบูรณาการกระบวนการอัตโนมัติทางชีวภาพ: การรวมระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมในเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพมีการปรับปรุงความสามารถในการทำซ้ำกระบวนการลดความผิดพลาดของผู้ปฏิบัติงานและเปิดใช้งานการตรวจสอบและควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญแบบเรียลไทม์ สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มผลผลิตลดการหยุดทำงานและปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์

◆ ความยั่งยืนและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม: อุตสาหกรรมเทคโนโลยีชีวภาพให้ความสำคัญกับการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและปรับปรุงความยั่งยืนมากขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การพัฒนากระบวนการทางชีวภาพใหม่ที่ใช้ทรัพยากรหมุนเวียน ลดการสร้างของเสีย และลดการใช้พลังงาน นอกจากนี้ การใช้เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบใช้ครั้งเดียวยังช่วยลดความจำเป็นในการทำความสะอาดและการฆ่าเชื้อ และยังช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย