开发合理的缩放模拟器,以模拟工业规模生物反应器中基于细胞生命线的基质异质性
Jiachen Zhao1, Muhammad Alkali Muawiya1, Yingping Zhuang1
1State Key Laboratory of Bioreactor Engineering, East China University of Science and Technology (ECUST), Shanghai, People's Republic of China.
Bioresource technology
|January 25, 2024
概括
一个新的缩小模拟器应用程序 (SDSA) 准确地模拟了大型生物反应器中的细胞生命线. 该工具在实验室规模上复制了工业代谢条件,有助于生物工艺研究和教育.
科学领域:
- 生物技术是生物技术.
- 生物化学工程 生物化学工程
- 细胞的新陈代谢
背景情况:
- 细胞外变异显著影响细胞代谢和大规模生物过程性能.
- 在大型生物反应器中使用缩放式模拟器准确模拟细胞生命线 (流动路径和经验) 是一个重大挑战.
- 了解这些动态对于优化工业发酵至关重要.
研究的目的:
- 开发一种新的缩放模拟器应用程序 (SDSA),可以准确地复制细胞生命线.
- 验证SDSA在实验室规模上复制工业相关代谢机制的能力.
- 为生物工艺开发提供一个用于教育和研究目的的工具.
主要方法:
- 开发了一个缩放模拟器应用程序 (SDSA) 基于黑子模型和工艺反应模型,用于Penicillium chrysogenum.
- 利用来自工业规模发酵器的细胞生命线/轨迹数据来指导SDSA设计.
- 采用实验室规模的三隔间缩放 (SD) 系统来测试SDSA.
主要成果:
- 通过使用SDSA,在实验室规模上成功复制了工业代谢方案 (基质过剩,限制,饥饿).
- SDSA精确地模仿了大规模生物反应器中细胞的细胞生命线和代谢经验.
- SDSA展示了在每个区块内显示个别过程动态的能力.
结论:
- 开发的SDSA通过精确模拟细胞生命线,有效地弥合了大规模生物过程和实验室规模研究之间的差距.
- SDSA能够精确地复制关键的代谢条件,促进生物过程的研究和优化.
- 该工具增强了对个人因素如何影响整体生物过程性能的理解,支持教育和研究.
