PreFluid蠕动泵在细胞灌流培养工艺中的应用

发布时间

2025-05-08

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应用背景:

培养基循环与营养供给‌

PreFluid蠕动泵通过稳定的流速控制,持续为细胞培养系统输送新鲜培养基并排出代谢废物,维持高细胞密度(如哺乳动物细胞培养中可达1×10^7 cells/mL以上)和产物稳定性。其脉冲式输送特性可减少剪切力对细胞的损伤,尤其适用于灌流培养中需要长时间(>30天)维持细胞活性的场景。

中空纤维膜柱切向流过滤(TFF)‌

在灌流培养下游的产物分离环节,PreFluid蠕动泵通过精准调节跨膜压(TMP),确保中空纤维膜柱的滤液流速与回流压力平衡,避免膜堵塞并提高产物回收率(如抗体浓缩效率提升20%-30%)。

与自动化技术的集成应用‌

结合ATF(交替切向流)系统或灌流培养反应器,PreFluid泵支持闭环反馈控制,实时响应溶氧、pH等参数变化,优化灌流速率(如匹配细胞代谢需求的动态调整),降低产物停留时间以提高质量一致性。


问题和挑战:

剪切损伤风险‌:虽然蠕动泵采用低剪切设计,但在高细胞密度(>1×10^7 cells/mL)灌流培养中,长期运行的流体剪切仍可能导致细胞膜损伤,影响存活率和产物表达效率。

脉冲式输送干扰‌:蠕动泵的脉动特性可能破坏培养环境的流体稳定性,导致局部剪切力峰值,需通过缓冲装置或优化泵速曲线进行调节。

高粘度流体处理‌:在灌流后期培养基粘度升高(如含10%以上细胞碎片时),常规蠕动泵的输送效率显著下降,需升级高扭矩电机或专用泵头。

多任务协同难题‌:同步控制培养基循环、代谢物清除及产物分离时,多通道蠕动泵的流量协同误差可能超过工艺容忍阈值(如±1.5%)。

蠕动泵作用:

低剪切力设计‌:采用软管挤压释放技术,剪切力低于传统离心泵,某CDMO企业实测细胞存活率提升至98.5%。

高精度控制‌:流量误差≤±0.5%,适配灌流工艺中微量补液需求(如每日补液量低至0.1VVD)。

耐受复杂工况‌:耐腐蚀泵头与IP防护设计可长期运行于含蛋白质、细胞碎片的高粘度流体环境。

解决方案:

疫苗生产‌:在mRNA疫苗灌装中,PreFluid泵通过脉冲式输送将活性成分分配精度控制在0.1μL,确保批次间均一性。

抗体药物开发‌:某生物药企采用PreFluid泵配合ATF技术,将灌流培养规模从200L缩小至50L,单位产量提升40%,生产成本降低25%。

细胞治疗‌:在CAR-T细胞培养中,通过多通道蠕动泵同步控制培养基循环与代谢物清除,缩短细胞扩增周期至12天。

高密度培养‌:选用多通道泵头(如DG系列)实现培养基与废液同步输送。

高压需求‌:搭配KZ15泵头,耐受切向流过滤系统中≥0.5MPa的回流压力。

自动化升级‌:优先选择支持RS485通信接口的型号,便于集成至LIMS或SCADA系统。

PreFluid蠕动泵通过模块化设计与精准流体控制,已成为细胞灌流工艺中平衡效率与成本的关键设备。