基于"灰盒"动力模型的 perfusion 过程设计的新方法
Chenxi Gao1, Weijian Zhang1, Liang Zhao2
1State Key Laboratory of Bioreactor Engineering, East China University of Science and Technology, 130 Meilong Road, Shanghai, 200237, China.
Bioprocess and biosystems engineering
|September 9, 2024
概括
本研究介绍了一种基于模型的方法,用于优化生物制造中的 perfusion 细胞培养过程. 该方法有效地确定了理想的操作参数,减少了对中国仓鼠卵巢细胞培养物的实验需求.
科学领域:
- 生物技术和生物加工
- 细胞培养工程 细胞培养工程
- 生物制造优化优化方法
背景情况:
- perfusion 细胞培养为生物制造提供了诸如更高的细胞密度和生产率等优势.
- 然而,运营复杂性和高成本阻碍了 perfusion 过程的开发.
- 中国仓鼠卵巢 (CHO) 细胞培养优化仍然是一个关键的挑战.
研究的目的:
- 开发一种基于模型的方法来设计优化的CHO细胞 perfusion 培养物.
- 确定目标稳定状态可活细胞密度 (VCD) 的最佳操作参数 (透率,料介质比例).
- 尽量减少中等成本和 perfusion 速率,同时解决细胞生长抑制和营养物质枯竭的问题.
主要方法:
- 模型参数适配使用基板反应堆连续 perfusion-culture 数据.
- 基于模型的设计,以找到最佳的稳定状态运行参数.
- 基于模型的动态调整策略,用于度诱导的生长抑制.
- 动态反控制以防止营养物质耗尽.
主要成果:
- 成功确定了输液培养的理论上最佳的操作参数.
- 展示了一个动态调整策略,以减轻度问题.
- 在高细胞密度下,验证了摇瓶和长板反应堆培养的方法.
- 显著减少了过程设计和开发中的实验力度.
结论:
- 基于模型的方法加速了 perfusion 细胞培养过程的设计和开发.
- 这种方法可有效优化高密度CHO细胞培养.
- 它提供了一条降低成本和提高生物制造效率的途径.
