英國Aber活細胞濃度在線分析儀技術(shù)交流

一、 品牌與產(chǎn)品概述

英國Aber Instruments有限公司是一家專注于生物過程監(jiān)測技術(shù)的高科技企業(yè)，自1989年成立以來，長期服務(wù)于全球生物制藥、發(fā)酵工業(yè)及學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域。公司致力于為細胞培養(yǎng)和微生物發(fā)酵過程提供可靠的過程分析工具，其核心技術(shù)圍繞電容法測量原理展開，該技術(shù)能夠有效區(qū)分活細胞與死細胞或其他顆粒，實現(xiàn)對生物反應(yīng)器中活細胞濃度（Viable Cell Density, VCD） 的在線、實時、無損監(jiān)測。

除了核心的電容法在線分析系統(tǒng)，Aber也提供基于其他原理的輔助監(jiān)測產(chǎn)品，形成了一套從實驗室研發(fā)到大規(guī)模生產(chǎn)的生物過程監(jiān)測解決方案。其產(chǎn)品線設(shè)計旨在滿足不同規(guī)模、不同通量和不同預(yù)算的用戶需求。

二、 主要產(chǎn)品與型號列舉

Aber的產(chǎn)品體系主要可分為在線監(jiān)測系統(tǒng)、實驗室用測量設(shè)備以及配套的附件與軟件。

1. 主要產(chǎn)品類型

? 在線活細胞濃度（電容法）分析儀

? 在線生物量（電導(dǎo)法）分析儀

? 實驗室用手持式生物量傳感器

? 多通道并行微型生物反應(yīng)器監(jiān)測系統(tǒng)

? 原位取樣與離線分析接口系統(tǒng)

? 一次性使用（一次性生物反應(yīng)器用）電容傳感器

? 生物過程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控軟件

? 傳感器校準(zhǔn)與驗證套件

? 用于高壓滅菌的在線傳感器

? 適用于玻璃罐體的在線傳感器組裝件

2. 主要產(chǎn)品型號

? FUTURA系列：經(jīng)典的在線單參數(shù)（活細胞濃度）分析儀主力型號，如FUTURA Single。

? FLEXI系列：模塊化、可擴展的多參數(shù)分析系統(tǒng)，可集成電容、pH、溶氧等傳感器。

? OPTURA系列：新一代在線及實驗室用產(chǎn)品線，提升了信號處理與連接能力。

? OPTURA PALM：手持式、非侵入式的實驗室用生物量（基于近紅外反射原理）測量儀。

? BIOMASS SYSTEM 2100/2200：早期的生物量（總細胞）在線監(jiān)測系統(tǒng)型號。

? Aber® Micro：專為微型生物反應(yīng)器或多通道平行反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計的小型化電容傳感器。

? Aber® S.U.B. Sensor：專為一次性生物反應(yīng)器（Single-Use Bioreactor）設(shè)計的預(yù)滅菌、即插即用型電容傳感器。

? AberLOG Data System：生物過程數(shù)據(jù)記錄與管理軟件。

? FUTURA-Duo：可同時連接兩個電容探頭的雙通道分析儀。

? Calibration Verification Kit：用于確保電容傳感器測量準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)驗證工具包。

三、 產(chǎn)品介紹與技術(shù)原理

以下選取兩個代表性產(chǎn)品進行介紹：

1. FUTURA 單參數(shù)在線分析儀

產(chǎn)品介紹：FUTURA系列是Aber Instruments的核心在線監(jiān)測產(chǎn)品，用于在生物反應(yīng)器生產(chǎn)過程中，對活細胞濃度進行持續(xù)不斷的測量。它通過專用電纜與浸入反應(yīng)液中的電容傳感器探頭連接，將實時的測量數(shù)據(jù)傳送至控制系統(tǒng)或記錄儀。

技術(shù)參數(shù)：

? 測量范圍：通常覆蓋0.1%至70%的細胞體積濃度，具體取決于細胞類型和探頭型號。

? 輸出信號：4-20 mA模擬量輸出及數(shù)字通訊接口（如Modbus）。

? 探頭耐受性：可耐受高壓蒸汽滅菌（SIP），適用于長期在位滅菌的生產(chǎn)環(huán)境。

工作原理：

其核心基于電容法。當(dāng)對細胞懸浮液施加一個高頻電場時，活細胞的完整細胞膜會像微小的電容器一樣被極化，產(chǎn)生可測量的電容信號。而死細胞、細胞碎片或培養(yǎng)基中的其他非活性物質(zhì)的細胞膜已破損，對此信號貢獻極小。因此，儀器測得的電容值與樣品中活細胞的體積濃度成正比。

2. OPTURA PALM 手持式生物量測量儀

產(chǎn)品介紹：OPTURA PALM是一款為實驗室研發(fā)和工藝開發(fā)設(shè)計的便攜式設(shè)備。它無需取樣，可直接在培養(yǎng)瓶（如搖瓶）外部進行快速測量，為研究人員提供細胞生長趨勢的即時反饋。

技術(shù)參數(shù)：

? 測量原理：近紅外（NIR）生物反射技術(shù)。

? 測量深度：光信號可穿透培養(yǎng)容器壁并深入培養(yǎng)基約2.5厘米。

? 數(shù)據(jù)存儲：設(shè)備本地可存儲大量單次測量數(shù)據(jù)。

? 測量時間：每次讀數(shù)僅需數(shù)秒。

工作原理：

該設(shè)備發(fā)射特定波長的近紅外光，光線穿透培養(yǎng)容器壁后進入培養(yǎng)液。溶液中的細胞會將部分光線反射回來。檢測器接收反射光強度，該強度與光路中的細胞密度（生物量）相關(guān)，通過內(nèi)置算法計算出相對生物量單位。

四、 核心特點

綜合來看，Aber的活細胞濃度分析方案具備以下幾個特點：

? 過程信息的直接性與實時性：在線電容法能夠每分每秒提供活細胞濃度的真實變化，無需等待耗時的離線取樣分析，有助于即時發(fā)現(xiàn)異常、優(yōu)化控制策略。

? 測量的區(qū)分能力：電容原理對完整細胞膜的特異性響應(yīng)，使其數(shù)據(jù)更能直接反映過程的“健康"狀態(tài)——即活細胞群體的動態(tài)，而不僅僅是總細胞數(shù)。

? 適用于多種工藝場景：產(chǎn)品線覆蓋了從微型反應(yīng)器到大規(guī)模生產(chǎn)罐，從可重復(fù)使用的玻璃/不銹鋼罐到一次性生物反應(yīng)器，為用戶提供了連貫的技術(shù)方案。

? 支持工藝開發(fā)與放大：實驗室手持設(shè)備與在線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以相互參考，有助于建立從小試到生產(chǎn)的可靠工藝放大模型。

五、 應(yīng)用領(lǐng)域

Aber的分析儀在以下領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用：

? 哺乳動物細胞培養(yǎng)：在單克隆抗體、重組蛋白、病毒疫苗等生物制品的生產(chǎn)過程中，精準(zhǔn)監(jiān)測CHO、HEK293等細胞的生長與存活狀態(tài)，用于確定最佳補料時間、病毒感染時間點和收獲終點。

? 微生物發(fā)酵：在工業(yè)酶制劑、抗生素、氨基酸等產(chǎn)品的發(fā)酵中，監(jiān)控酵母、細菌等菌體的活細胞濃度，優(yōu)化發(fā)酵周期，提高產(chǎn)物得率。

? 細胞與基因治療（CGT）：在CAR-T細胞、干細胞等治療產(chǎn)品的擴增工藝中，實時了解免疫細胞的生長情況，對控制產(chǎn)品質(zhì)量和工藝一致性有幫助。

? 工藝開發(fā)與優(yōu)化：在研發(fā)機構(gòu)的生物過程開發(fā)實驗室，用于快速評估不同培養(yǎng)基、培養(yǎng)條件或細胞株對生長動力學(xué)的影響，加速工藝開發(fā)流程。

? 學(xué)術(shù)研究：在高校和科研院所的基礎(chǔ)生命科學(xué)研究中，作為精確量化細胞生長的手段，用于生理學(xué)、代謝工程等研究。

總結(jié)

英國Aber Instruments提供的活細胞濃度在線分析技術(shù)，通過電容法等原理，為現(xiàn)代生物制造提供了一個關(guān)鍵的“過程感知"窗口。其從實驗室到生產(chǎn)線的產(chǎn)品組合，使研究人員和工程師能夠更清晰地洞察細胞培養(yǎng)過程的“黑箱"，從而在提升工藝?yán)斫?、保證產(chǎn)品一致性、提高生產(chǎn)效率和降低風(fēng)險方面發(fā)揮作用。在實際選型和應(yīng)用中，需結(jié)合具體的細胞類型、工藝規(guī)模、反應(yīng)器類型及數(shù)據(jù)整合需求進行綜合考慮。