Name: מבצע של Bioreactor Benchtop (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-09-12T15:45:00.000+00:00
Duration: 12 min 54 s
Description: למד כיצד להרכיב ולכייל ביוריאקטור שולחני לגידול תאים מהונדסים בקנה מידה גדול. השיטה מדגימה כיול חיישני pH וחמצן, אוטוקלאב וניטור תנאי תרבית אופטימליים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

פרויקט זה היה תמיכה בחלקו על ידי אוניברסיטת ג&#39;ונס הופקינס, משרד של המכללה דרך שער מדעי היוזמה.

<ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בגין פעולה עם התקנת כלי. יש fermentor קונבנציונלי הרכיבים הבאים שצריך להיות מותקן (איור 1): <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הבדיקה ה-pH - למדידה של ה-pH בתרבות החי. לכייל את הבדיקה לפני ההתקנה ולחטא עם הכלי. התקן את הבדיקה בheadplate. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ת.ד. 2 חללית - למדידת תכולת חמצן מומסת בתוך הכלי במהלך תסיסה. התקן בheadplate. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צינור קציר לדגימת התרבות. התקן את רכיב גובה מתכוונן זה בheadplate. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> sparger גז - שוכן בחלק התחתון של הכלי ומספק עירוי גז לתרבות. הוק sparger עד למקור הגז בfermentor והר בheadplate. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צינור מאיץ ומאיץ - המאיץ מעורר את התרבות והוא קריטי לשמירה על אחידות תרבות בכלי השיט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקבל גז פליטה - לבלימת ירידה באוויר בכלי על ידי קירור נתיב גז הפליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קווי משאבה מגיב לבקרת pH או תוספת הזנה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את הכלי וheadplate עם מים וסבון. מברשת רכה מומלצת לקרצוף הכלי וheadplate. לא ניתן להשתמש באקונומיקה או בחומרי ניקוי עם כלור כדי לנקות את כלי השיט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אם התקשורת לא לחמם יציבה, להוסיף אותו לכלי הנקי. להוסיף רק עד למקסימום עבודה נפח. במקרה זה, מרבית העבודה הנפח הוא 3.3 L לכלי סך נפח 5 ליטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר headplate הכלי, על מנת להבטיח כי חותם O-הטבעת יושב כמו שצריך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את הקבל גז הפליטה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את הבדיקה antifoam ליציאת 10 מ&quot;מ שלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את צינור הקציר ליציאת 10 מ&quot;מ שלה. שים חתיכת הצינור בחלק העליון שלו ותכניס אותו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקנת צינורות ומסנן 0.20 מיקרומטר על הכניסה המתיזה ולאחר מכן מהדק את זה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כייל את הבדיקה ה-pH: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאסוף 2 מאגרי התייחסות בכוסות קטנות, בקבוק לשטוף, ווא חילוףכוס sh. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוק את החללית מעלה החומציות לfermentor ולהפוך fermentor הלאה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גלול לפרמטר ה-pH ושימוש בלחצן התפריט, גלול לאפשרות &#39;קאל&#39;, ועל &#39;Enter&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר &#39;2 &#39;לכיול 2 נקודות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשטוף את הקצה החללית ולצלול במאגר ההתייחסות הנמוך. הערך על fermentor יתייצב. באמצעות + ו - מפתחות, להתאים את הערך מוצג כדי להתאים את ערכו של מאגר התייחסות ה-pH. ברגע שזה מפסיק להבהב, לחץ על &#39;Enter&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטוף את הבדיקה ומהכנס אותה לחיץ ההתייחסות השני. לאפשר את הערך לייצוב ולאחר מכן השתמש בלוח המקשים כדי להפוך את הערך מוצג תואם את ערך חיץ התייחסות הגבוה. לחץ על &#39;Enter&#39; כדי לאשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שטוף את הקצה החללית ונתק אותו מfermentor. שים את המכסה המגן על החיבור ולהתקין אותה בheadplate. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את הקצה החללית ת.ד. 2 ולבדוק כדי להבטיח שישמספיק אלקטרוליט כדי לכסות את הקצה. אם לא, להוסיף קצת למאגר ולסגור אותו בחזרה למעלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את הבדיקה ת.ד. 2 בheadplate ולוודא כי כובע החיטוי הוא לשים על כדי להגן על חיבורי החשמל שלה. זה יהיה מכויל לאחר עיקור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג בקבוק להזנה מגיב עם צינור לטבול ומסנן אוויר. הוספת צינורות משאבה ליציאת הצינור לטבול ולצרף את הקצה השני ליציאת כניסה על fermentor. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צינורות מקום בכל היציאות שאינן בשימוש ולאחר מכן מהדקים את צינורות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתקין מסנן 0.45 מיקרומטר בקבל גז הפליטה. מסנן זה מבטיח כי הכלי אינו לחצים בחיטוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק שכל הצינורות שעוברים מתחת לרמה של התקשורת הם הידקו את אמצעי תקשורת כדי למנוע מלצאת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את הכלי בחיטוי ל25-30 דקות ב121 ° C, מחזור נוזלי. זהירות: כשזה מגיע מתוך זה יהיה מאוד חם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקן את הכלי על בסיס fermentor. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחבר את ה-pHבדיקה כבל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את כבל הבדיקה ת.ד. 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוק sparger עד rotameter בנוסף גז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Sterilely להוסיף 1 מגיב M NaOH לבקבוק עם הצינור לטבול ולהתקין את ראש המשאבה על ציר ראש משאבת בסיס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את חיישן הטמפרטורה בthermowell על headplate. ודא שזה הולך כל הדרך עד לתחתית של thermowell. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנמיכים את זרוע התסיסה על צימוד מאיץ כלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי fermentor הוא על. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק שהמים זמינים לfermentor. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את אספקת האוויר לfermentor. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גלול לפרמטר הטמפרטורה ולהגדיר את הטמפרטורה ל 37 ° C. לחץ על הכפתור &#39;Enter&#39; כדי להפעיל את בקרת הטמפרטורה. הכלי יהיה לחמם ב15 דקות או פחות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את זרימת הגז ל1 כלי בנפח של המדיה לדקה או פחות. לשם כך הקימו, זרימת גז היא 3 ליטר / דקה. בועות אמורות להופיע בתחתית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דפדף עד עמ &#39;התסיסהarameter ומוגדר 300 סל&quot;ד. לחץ על &#39;Enter&#39; כדי להפעיל את התסיסה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהגיעה לטמפרטורה 37 מעלות צלזיוס, גלול לפרמטר ה-pH ולהגדיר אותו 6.8. הפעל שליטת pH על ידי לחיצה על הכפתור &#39;Enter&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר תסיסה למהירות המרבית של 1,000 סל&quot;ד לריצה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא כי הבדיקה ת.ד. 2 מקוטבת כראוי להצגת ערכים תקינים. לאחר 2 שעות, גלול לפרמטר ת.ד. 2 ולהשתמש בלחצן &#39;התפריט&#39; כדי לבחור את &#39;הפונקציה לכייל &quot;ובחר את כיול נקודת 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 15 דקות, השתמש בסמנים כדי לקבוע את הערך ל100 ולחץ על Enter. זה לכייל ת.ד. 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> גלול לתסיסה ומוגדרת 300 סל&quot;ד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש בלחצן &#39;התפריט&#39;, להפוך את &#39;אשד&#39; ל &#39;על&#39; בתפריט התסיסה. זה יגביר את המהירות של תסיסה במאמץ לקצוץ את בועות אוויר ולהחדיר חמצן נוסף לפתרון עם עלייה בביקוש צמיחה. </li&gt; <li style=";text-align:right;direction:rtl"> גלול לפרמטר ת.ד. 2 ולהגדיר את הערך ל30. לחץ על הכפתור &#39;Enter&#39; כדי להתחיל ת.ד. 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את חבילת תוכנת השליטה במחשב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הבדיקות מכוילות, החרדה היא יציבה ב300 סל&quot;ד, טמפרטורה היא על 37 מעלות צלזיוס וpH קרוב ל6.8, זה זמן לחסן. שימוש באלכוהול, לעקר את היציאה שתשמש לחיסון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צייר את הבידוד לתוך מזרק ולהוסיף אותו ליציאה המעוקרת. סגור את הנמל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מציין את המועד לחיסון ביומן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשוב גם לקחת דגימה בזמן עיקור. לעקר את הקצה של צינור צינור הקציר עם אלכוהול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את המהדק המכסה את יציאת הקציר ולהשתמש במזרק לצייר מדגם. מדגם ראשון זה בדרך כלל מושלך משום שהיא כבר יושבת בצינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במזרק אחר כדי למשוך את מדגם אחר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם מזרק שלישי, דוחף את האוויר חזרה דרך הצינור להסיר כמה שיותר נפח מתמהקו ומהדק את הקו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את צפיפות התאים וה-pH ולהקליט את הערכים. עם תרבויות של חיידקים, הוא שימושי כדי להיכנס ערכים בכל שעה. המרווח הוא תלוי תרבות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המתודולוגיה קציר תלויה בכוונות לתרבות לאחר הצמיחה הושלמה. במקרה זה, לטעום מהתרבות בפעם אחרונה כדי לקבל ערכי נקודת סיום לצפיפות תאים וה-pH או מדידה האפשרית של משקל תא רטוב. פתח את headplate מסולק מתוכן &quot;טנק להרוג&quot; מיועד עם אקונומיקה או סוכני מיקרוביאלית אחרים. </li></ol>

<ol><li>Shuler, M., Kargi, F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aShuler%2C+M+%22Bioprocess+Engineering+Basic+Concepts%22">Bioprocess Engineering Basic Concepts</a>. , 2nd, Prentice Hall. Upper Saddle River, NJ. (2002).</li>
<li>Hambor, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioreactor+Design+and+Bioprocess+Controls+for+Industrialized+Cell+Processing%5BTitle%5D)+AND+%22BioProcess+International%22%5BJournal%5D)">Bioreactor Design and Bioprocess Controls for Industrialized Cell Processing.</a> BioProcess International. 10 (6), 22-33 (2012).</li>
<li>Wave [Internet]. , GE Life Sciences. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.gelifesciences.com/webapp/wcs/stores/servlet/catalog/en/GELifeSciences-US/brands/wave">http://www.gelifesciences.com/webapp/wcs/stores/servlet/catalog/en/GELifeSciences-US/brands/wave</a> (2012).</li>
<li>Xcellerex [Internet]. , GE Life Sciences. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.xcellerex.com/platform-xdr-single-use-bioreactors.htm">http://www.xcellerex.com/platform-xdr-single-use-bioreactors.htm</a> (2012).</li>
<li>Julien, C., Whitford, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bioreactor%2C+Monitoring%2C+Modeling+and+Simulation%5BTitle%5D)+AND+%22BioProcess+International%22%5BJournal%5D)">Bioreactor, Monitoring, Modeling and Simulation.</a> BioProcess International. 5 (01), S10-S17 (2007).</li>
<li>Fike, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nutrient+Supplementation+Strategies+for+Biopharmaceutical+Production.+Part+1%3A+Identifying+a+Formulation%5BTitle%5D)+AND+%22BioProcess+International%22%5BJournal%5D)">Nutrient Supplementation Strategies for Biopharmaceutical Production. Part 1: Identifying a Formulation.</a> BioProcess International. 7 (11), 46-52 (2009).</li>
<li>Jana, S., Deb, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strategies+for+efficient+production+of+heterologous+proteins+in+Escherichia+coli%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Microbiol+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Strategies for efficient production of heterologous proteins in Escherichia coli.</a> Appl Microbiol Biotechnol. 67, 289-298 (2005).</li>
<li>Wang, Z., Ly, M., Zhang, F., Zhong, W., Suen, A., Hickey, A. M., Dordick, J. S., Linhardt, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((E.+coli+K5+fermentation+and+the+preparation+of+heparosan%2C+a+bioengineered+heparin+precursor%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">E. coli K5 fermentation and the preparation of heparosan, a bioengineered heparin precursor.</a> Biotechnol. Bioeng. 107, 964-973 (2010).</li>
<li>Baltz, R. H., Demain, A. L., Davies, J. E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBaltz%2C+RH+%22Manual+of+Industrial+Microbiology+and+Biotechnology%22">Manual of Industrial Microbiology and Biotechnology</a>. , 3rd, ASM Press. Washington DC. (2010).</li>
<li>Bioreactors [Internet]. , Applied Technical Resources. Available from: 
 <a target="_blank" href="http://www.atrbiotech.com/pdfs/bioreactors.pdf">http://www.atrbiotech.com/pdfs/bioreactors.pdf</a> (2012).</li>
<li>Infors, H. T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aInfors%2C+HT+%22Minifors+operating+Manual+and+user+guide%22">Minifors operating Manual and user guide</a>. , Bottmingen, Switzerland. Forthcoming.</li>
</ol>

מחבר א Magno הנו עובד של ATR ביוטק שמייצר ריאגנטים ומכשירים המשמשים במאמר זה.

bioreactors הטנק עורר הן הסטנדרט בתעשיית ביוטכנולוגיה והייתה בשימוש במשך 40 שנה 1. הטנק הקטן עורר לא היה חשוב לסולם למעלה, בקנה מידה למטה, מתח אופטימיזציה, אפיון, ופיתוח בתהליך. גם זה יכול להיות תפקיד חשוב בהתפתחות של רפואה אישית 2. Bioreactor בקנה מידה הקטנה הוא דומה ביותר לתנאים באתרו לצמיחת תאים, כי זה יכול להיות במעקב ואופטימיזציה בכל ריצה. לרוב, ניסויים ראשוניים מבוצעים תוך שימוש בבקבוקונים שייק אבל התנאים בbioreactor בקנה מידה הקטנה שונים באופן משמעותי מהבקבוק שייק. בניסוי אחד מצאנו כי התנאים לצמיחה אופטימלית של א &#39; coli והייצור של חלבון פלואורסצנטי הירוק (GFP) בבקבוק לנער לא תרגמו לטנק בחש (נתונים שלא פורסמו). שיטות אחרות של תאים גדל בקנה מידה גדולה כוללות בקבוקי רולר, u אחתse נדנדה bioreactors פלטפורמת 3 וbioreactors ליחד גדולה יותר עם ​​נפחי עבודה מ50 עד 5,000 ל &#39;לכל שיטה מספק אתגרים לסולם למעלה, אבל מצא את מקומה בייצור. ליחד הנדנדה bioreactor פלטפורמה דומה לטנק עורר, ומספק סביבה שפיקוח. זה שונה מהמכל עורר בערבוב המתרחשת תנועת נדנדה עקב ליצור גלים כדי למנוע התישבות תא ולספק חמצון. הידרודינמיקה לשיטה זו שונה מהטנק עורר ונפח מרבי מוגבל ל 1,000 ל &#39;ההבדלים יכולים להשפיע על צמיחת תאים וייצור מוצר. מערכות ליחד אחרות לשלב את טנק בחש עם הכור חד פעמי, לספק פלטפורמה עם מינימום של תשתיות ותקורה קשורות, ואת היכולת לתפוקה גבוהה bioprocessing 4. משתמשים חדשים של bioreactors המעבדתיים עלולים להתקשות בקביעת setpoints הראשוני עבור ה-pH, ת.ד. 2 וTEMתנאי מזג אוויר, עם זאת, מחקר שפורסם יכול להיות בהפניה למידע זה 5, 6, 7, 8, 9. עם תרבויות חיידקים בפרט, מומלץ להתחיל תסיסה באותה המהירות כמו הבקבוק שייקר ואת הטמפרטורה באותו setpoint. גם pH תרבות מריצות צלוחיות לרעוד קודמות יכול לשמש כנקודת התחלה. הגדרה של ערך ת.ד. 2 היא קשה יותר, והוא בדרך כלל נקבע באופן אמפירי. עם זאת, עם תחילת 50% ת.ד. 2 היא נקודת התחלה מומלצת.

טכנולוגית תסיסה בסיסית היא הרחבה של טכניקת הבקבוק לנער הפשוטה לגידול בתרבית. הוא צמח מתוך הרצון לשלוט סביבות צמיחה לתרבויות לחיות באופן שלם יותר וכמותיים. צלוחיות לרעוד התרבות אצווה בדרך כלל מוגבלות על ידי בקרה מדויקת של טמפרטורה. אחידות טמפרטורה שבייקרה מודגרות או חדר חם הוא משתנה מאוד, לפעמים סוטה 5 מעלות צלזיוס או יותר מsetpoint המיועד. מאז את הבקבוק לנער בדרך כלל נסער במהירות קבועה, חילופי ספיגת חמצן וגז הוא מוגבלים. ברגע שחמצן הסביבה זמין יגמר, רוב התרבויות לא יצליחו לשגשג. אין בקרת pH בצלוחיות לרעוד. במקרים רבים, אם התרבות אינה מוגבלת על ידי מניות הזנה, הוא הופך להיות חומצי עד לנקודה של אובדן לתרבות ונשימה מאטה באופן דרמטי. רוב תרבויות בקבוק לנער גם מנוהלות כמו &#39;אצווה&#39;, מה שאומר שהם האכילו רק פעם אחת או בסמוך לתחילתה של תרבויות inoculation. לאחר מקור פחמן ראשוני זה הוא נצרך, התרבות מפסיקה לגדול. בחלק מהמקרים את חילוף החומרים שלה עשויים לעבור ולהתחיל לצרוך מטבוליטים אחרים במרק התרבות, לפעמים משנים את המאפיינים של ביומסה או חלבון כתוצאה. צלוחיות Shake הן גם בדרך כלל בכפוף לאובדן אוויר תקשורת בסביבות תרבות חמה, בדרך כלל 10% מנפח ל24 שעות על 37 ° C. הפסד זה משנה את הצפיפות של התרבות ואוסר על פעולה לטווח ארוכה יותר של המערכת. לבסוף, המשתמש עשוי להיתקל בקצף מהתקשורת לאחר תסיסה. המופע של קצף באמיץ מעל לתרבות יגביל חילוף גזים וצמיחה להחניק נוספת. מערכת התסיסה הבסיסית נועדה לטפל בכל המגבלות האלה. בקרת טמפרטורה זהירה מושגת בכלי תסיסה על ידי השימוש בתסיסה מאיץ וז&#39;קט חימום. חיישן מוכנס לתוך כלי השליטה ומשוב של חימום וקירור של מעיל זה בדרך כללתוצאות בבקרת טמפרטורת ± 0.1 מעלות צלזיוס סביב setpoint. fermentors benchtop בדרך כלל מספק שליטה של ​​ה-pH באמצעות בנוסף מגיב נוזל דרך משאבה. ערך ה-pH הוא פיקוח ברציפות במאמץ לשמור על הסביבה אופטימלית לגדילת תאים. אוורור נאות מתוחזק על ידי מאיץ הערבוב האמור או על ידי העירוי של אוויר או גז חמצן בתוספת ישירות לתוך התרבות. עם תרבויות גזירה רגישה, גז חמצן בתוספת הוא המנגנון העיקרי לשמירה על רמת חמצן בתרבות. מדידת חמצן בפתרון מושגת בדרך כלל על ידי בדיקה polarographic שהיא בדרך כלל לא זמין לשימוש בבקבוקונים שייק. אפשר גם לרציפות או מעת לעת להוסיף עדכון לכלי כדי לשמור על הצמיחה באופן ליניארי או מעריכי. הקבל גז היציאה מספק משטח קר לאדים בזרימת גז הפליטה להתעבות, ובכך לשמר את תרבות נפח וצפיפות. בנוסף תקופתי של פעילי שטח antifoam הוא מופעלעל ידי בדיקה מוליכות בתרבות, הפחתת קצף על פני השטח ומאפשר חילוף גזים. כלי השיט, עם כל הבדיקות, אביזרים, מדחפים, צינורות קציר, וצינורות, מורכב ומעוקרים בחיטוי רגיל. לאחר כיולי בדיקה סופית וייצוב לסביבת הפעלה, התרבות מתווספת לכלי השיט. המערכת לאחר מכן ניתן להשתמש כדי לאפיין את התרבות באופן שהוא יותר כמוני ומדויק יותר מאשר בשיטת בקבוק לרעוד. פיקוח הדוק של טמפרטורה, pH, תכולת חמצן, צריכת מזון, אידוי נוזל, ורמות קצף, כל אלה תורמים לביומסה הרבה יותר גבוהה ותשואת חלבון טובה יותר.

<table><tbody><tr><td>מרק LB</td><td>סיגמא</td><td>L3022</td><td></td></tr><tr><td>אמפיצילין</td><td>סיגמא</td><td>A1593-25G</td><td></td></tr><tr><td>מרק LB</td><td>סיגמא</td><td>L3022</td><td></td></tr><tr><td>נגד קצף 204</td><td>סיגמא</td><td>A8311</td><td></td></tr><tr><td>1 M נתרן הידרוקסיד</td><td>סיגמא</td><td>38215-1EA-R</td><td></td></tr><tr><td>מאגר ייחוס, pH 4.00</td><td>סיגמא</td><td>B5020</td><td></td></tr><tr><td>התייחסות חוצץ, pH 7.00</td><td>Sigma</td><td>B4770</td><td></td></tr><tr><td>pO2 אלקטרוליט בדיקה</td><td>ברודלי ג'יימס</td><td>AS-3140-C30-0025</td><td></td></tr><tr><td>מסנן 0.45 מיקרון</td><td>קול פארמר</td><td>EW-02915-22 0.22</td><td></td></tr><tr><td>מיקרון מסנן</td><td>קול פארמר</td><td>EW-29950-40</td><td></td></tr><tr><td>מזרק Luer Lock, 10 מ"ל</td><td>קול פארמר</td><td>EW-07940-12</td><td></td></tr><tr><td>Minifors Bioreactor</td><td>Infors HT</td><td>B-Pack 5.0</td><td></td></tr><tr><td>משאבת אוויר אייר אדמירל</td><td>קול פארמר</td><td>EW-79202-00</td><td></td></tr><tr><td>1175 PD סירקולטור מצנן</td><td>VWR</td><td>13721-204</td><td></td></tr></tbody></table>

מבצע של bioreactor benchtop

Operation of a Benchtop Bioreactor

מערכות תסיסה משמשות כדי לספק סביבת גידול אופטימלית לסוגים רבים ושונים של תרביות תאים. היכולת המוענקת על ידי fermentors לשלוט בזהירות טמפרטורה, pH, וריכוזי חמצן מומסים בפרט הופכת אותם חיונית לצמיחה גדולה בקנה מידה יעילה וביטוי של מוצרי תסיסה. וידאו זה יתאר בקצרה את היתרונות של fermentor על הבקבוק שייק. זה יהיה גם לזהות מרכיבים עיקריים של מערכת תסיסה המעבדתיים אופיינית ונותן הדרכה בסיסית בהתקנה של כלי השיט והכיול של הבדיקות שלה. הצופה יהיה להכיר את תהליך העיקור והראה כיצד לחסן מדיום הגידול בכלי עם תרבות. מושגים בסיסיים של פעולה, דגימה, וקציר יהיו גם הוכיחו. ניתוח נתונים פשוט וניקוי המערכת יהיה גם דנו.

Bioreactor ניתן להפעיל עם או בלי תוכנת IRIS. עם זאת כדי ללכוד את הנתונים, עדיף להשתמש בתוכנה. לפני תוספת של חיידקים, חיישני pH והחמצן חייבים להיות מכוילים, סט מהירות המאיץ ולהגדיר הטמפרטורה. באיור 2, פלט נתונים לריצת bioreactor מוצג. הטמפרטורה הייתה מוגדרת 30 ° C, מהירות המאיץ ב200 סל&quot;ד. הפרמטרים עשויים להיות שונים עבור כל ניסוי, אך לפני תוספת של חיידקים, המערכת צריכה להיות במצב יציב. באיור 3, השינוי בריכוז חמצן בתוספת תרבית החיידקים מוצג. הגדרת נקודות לצורך הניסוי הזה הן 37 מעלות צלזיוס, בוחש בסל&quot;ד 200, O 2 ב70%. בזמן 19:20, משאבת ההזנה מספקת את תרבות חיידקים בזרע OD של 0.1 גורם לרדת מייד בO 2 הרמה. Bioreactor מגיב לשינוי O 2 הרמה עם עלייה במהירות זרימת האוויר ומאיץ. Tהוא הגדרת נקודות לעליות נקבעות במפל (שלב 35). PH הכור היה פיקוח בזמן אמת, עם pH יורד אז הגדלת כפי שהודגם על ידי תנודות שורת pH לאורך זמן (איור 4). כל הריצה ניתן לנתח ופרמטרים מותאמים לניסויים הבאים. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/50582/50582fig1.jpg" /> איור 1. bioreactor המעבדתיים עם כל החלקים שכותרת ומחוברים. נתון זה מראה את כור הטנק עורר בתחילת ריצה. חלקיו של הכור מסומנים וכוללים חיישנים, גלגל מניע, מד טמפרטורה, בקבוקי הזנה ודגימה, יציאת פליטה, מד לחץ האוויר, ז&#39;קט חימום, מגדל הקבל, ולוח בקרה. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/50582/50582fig2.jpg" /> איור 2. תמונת מסך של תוכנה עבור bioreactor<html> tware בתחילת הריצה. בתחילת ריצת טנק עוררה, הטמפרטורה נקבעה ל 30 ° C (קו צהוב), מהירות מאיץ ב200 סל&quot;ד (קו אדום), pH ב6.5 (קו ירוק), ות.ד. 2 ב57.2% (קו כחול). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50582/50582fig2large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה.</a> <img alt="איור 3" fo:content-width="6in" src="/files/ftp_upload/50582/50582fig3.jpg" /> איור 3. תמונת מסך של תוכנת bioreactor במהלך הריצה כחמצן יורדת. כאשר התרבות היא בשלב צמיחה פעיל, היא צורכת חמצן וכמות החמצן בכור היא ירד (קו כחול). על ידי הגדלת מהירות המאיץ, יותר חמצן ניתן להוסיף לתרבות (קו אדום). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50582/50582fig3large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה.</a> gether.within-page = &quot;תמיד&quot;&gt; <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/50582/50582fig4.jpg" /> איור 4. תמונת מסך של תוכנת bioreactor מראה שינוי pH לאורך זמן. pH של התרבות מנוטרת באופן רציף ולאורך זמן זה יורד ככל שהחומצה לקטית היא מיוצרת ולאחר מכן מגדיל את הבסיס מתווסף bioreactor (הקו כחול). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50582/50582fig4large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה</a> .

Fermentors משמשים כדי להגדיל את תשואת התרבות והפרודוקטיביות של תאים מהונדסים גנטיים. לאחר הקרנת מועמדי תרבית תאים של חיידקים או של בעלי חיים רבים בצלוחיות לרעוד, הצעד ההגיוני הבא הוא להגדיל ביומסה של התרבות שנבחרה עם fermentor. סרטון זה מדגים את ההקמה ותפעול של מערכת bioreactor המעבדתיים אופיינית.

מבצע של Bioreactor Benchtop

Fermentation systems are used to provide an optimal growth environment for many different types of cell cultures. The ability afforded by fermentors to ...

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא להקים ביו-ריאקטור שיספק סביבה מבוקרת לגידול בקנה מידה רחב של תאים מהונדסים ביולוגית. דבר זה מושג תחילה על ידי הרכבת הכלי, כיול גשושית ה-pH ועיקור של הכלי המורכב באוטוקלאב. השלב השני הוא חיבור כלי האוטוקלאב לבסיס הפירמנטור והגדרת הפרמטרים עבור מהירות האימפלר, טמפרטורה, pH ורוויית חמצן.לאחר מכן, מתחילים את הפעלת הביוראקטור כך שמהירות הבמישקה הרצויה, נקודת הגדרת הטמפרטורה ורוויית החמצן יושגו לאחר כיול ידני של חיישן החמצן. השלב הסופי הוא חיסון הביוראקטור בתרבית החיידקים וניטור תנאי הביוראקטור באמצעות תוכנת המחשב. לבסוף, ניתן לנתח את מאפייני הצמיחה של התרבית ולעבד אותה לצורך מיצוי וטיהור של המוצר הרצוי.בסרטון זה, אנו מדגימים את ההקמה והתפעול של ביו-ריאקטור לתסבסוּב חיידקי. הדגמה חזותית של שיטה זו עשויה להיות מועילה, שכן כיול המערכת, הרכבתה וניטור הביו-ריאקטור עשויים להוות משימה מאתגרת עבור אנשים שאינם בקיאים בטכנולוגיה זו. אשלי, בואו נתחיל.כדי להתחיל, הוסיפו לכלי הנקי מצע גידול בקטריאלי שאינו רגיש לחום. הוסיפו רק עד להשגת נפח העבודה המקסימלי, שהוא 3.3 ליטר עבור כלי בעל נפח כולל של חמישה ליטרים. הרכיבו את פלטת ראש הכלי תוך כדי וידוא שאטם ה-O-ring יושב במקומו כראוי. התקינו את המעבה של גז הפליטה.התקינו את צינור הקציר בפתח ה-10 מילימטר שלו. הניחו מעליו קטע צינור. חברו אותו לבקבוק הדגימה וסגרו את הצינור באמצעות תסביך.התקינו צינור ומסנן של 0.2 מיקרון בכניסת האוורור (sparge inlet) ולאחר מכן סגרו זאת באמצעות תסמיך. כדי לכייל את חיישן ה-pH, הכינו שני תמיסות באפר ייחוס בכלי ביקר קטנים, בקבוק שטיפה וכלי ביקר לשטיפה. חברו את חיישן ה-pH לפרמנטור והפעילו אותו.גללו אל פרמטר ה-pH ואז, באמצעות כפתור התפריט, גללו לאפשרות הפרה (cow) ולחצו על enter. בחרו בערך שתיים עבור כיול של שתי נקודות. שטפו את קצה אלקטרודת ה-pH ושקעו אותה בתמיסת הבאפר של הייחוס הנמוך.הערך במפעל התסיסה יתייצב באמצעות מקשי הפלוס והמינוס. התאם את הערך המוצג לערך של תמיסת הייחוס של ה-pH. לאחר שההבהוב יפסיק, לחץ על Enter כדי להמשיך.שטפו את תמיסת הייחוס הנמוכה מהחיישן והכניסו את החיישן לתמיסת הייחוס השנייה. המתינו עד שהערך יתייצב, ולאחר מכן השתמשו במקלדת כדי להתאים את הערך המוצג לערך של תמיסת הייחוס הגבוהה. לחצו על enter לאישור.שטפו את קצה הגשש ונתקו אותו מהפרמנטור. הניחו את מכסה ההגנה על החיבור והתקינו אותו בלוח הראש. פתחו את קצה גשש החמצן ובדקו לוודא שקיים מספיק אלקטרוליט כדי לכסות את הקצה.התקינו את חיישן החמצן בלוח הראש. ודאו שפקק האוטוקלאב מורכב כדי להגן על החיבורים החשמליים שלו, שכן הוא יעבור סטריליזציה לפני הכיול. לאחר מכן, השגו בקבוק להזנת ריאגנטים הכולל צינור טבילה ומסנן אוויר.חברו צינור משאבה לפתח צינור הטבילה (dip tube) וחברו את הקצה השני לפתח הכניסה בפרמנטור. הניחו צינורות על כל הפתחים שאינם בשימוש ולאחר מכן סגרו אותם באמצעות תסמיכי סגירה. התקינו מסנן של 0.45 micron על מעב condensed גז הפליטה. מסנן זה מבטיח שהכלי לא ייווצר בו לחץ באוטוקלבה.ודאו שכל הצינורות המגיעים אל מתחת למפלס המצע סגורים באמצעות תסמיכים כדי למנוע דליפה של המצע. הניחו את הכלי באוטוקלב והעבירו אותו תהליך עיקור למשך 25 עד 30 דקות ב-121 °C במחזור נוזלים. לאחר שהכלי מהאוטוקלב התקרר, השלב הבא הוא התקנתו על בסיס הפרמנטור.לאחר מכן חברו את כבל חיישן ה-pH. חברו את כבל חיישן החמצן וחברו את המנפח (sparger) להזנת הגז. רוטר, הפעל את הפרמנטור תוך שמירה על סטריליות.הוסיפו ריאגנט של נתרן הידרוקסיד בריכוז one molar לבקבוק עם צינור השאיבה והתקינו את ראש המשאבה על ציר ראש המשאבה בבסיס. הניחו את חיישן הטמפרטורה בתוך באר התרמומטר (thermo well) בלוח הראש. ודאו שהוא מגיע עד לתחתית הבאר.הורידו את זרוע הערבוב אל על חיבור המאיץ של הכלי. ודאו שהפירמנטור פועל. בדקו שספק המים לפירמנטור זמין.הפעילו את אספקת האוויר לפרמנטור. גלגלו אל פרמטר הטמפרטורה והגדירו את הטמפרטורה ל-37 °C. לחצו על כפתור ה-enter כדי להפעיל את בקרת הטמפרטורה.הכלי יתחמם תוך 15 דקות או פחות. כווננו את זרימת הגז לנפח אחד של מדיום למשך דקה או פחות עבור הכלי. במערך זה, זרימת הגז היא שלושה ליטרים לדקה.בועות צריכות להופיע בתחתית. גללו אל פרמטר הערבוב והגדירו ל-300 RPM. לחצו על enter כדי להפעיל את הערבוב.לאחר שהטמפרטורה הגיעה ל-37 °C, גלש אל פרמטר ה-pH והגדר אותו ל-6.8. הפעל את בקרת ה-pH על ידי לחיצה על מקש ה-enter.כוון את הערבול למהירות מרבית של 1000 RPM עבור ההרצה. ודא שחלקר החמצן מקוטב כראוי כדי להציג ערכים מדויקים לאחר שעתיים. גלש אל פרמטר החמצן.השתמשו בכפתור התפריט כדי לבחור בפונקציית הכיול ובחרו בכיול נקודה אחת. לאחר 15 דקות, השתמשו בחצים כדי להגדיר את הערך ל-100 ולחצו על enter. פעולה זו תכייל את רוויית החמצן.גללו לתפריט ערבוב (agitation) והגדירו 300 RPM. באמצעות כפתור התפריט, הפעילו את מצב הקסקדה (cascade) בתפריט הערבוב. פעולה זו תגדיל את מהירות הערבוב במטרה לפרק בועות אוויר ולהכריח חמצן רב יותר להימס בתמיסה ככל שהדרישה עולה עקב הצמיחה.גללו אל פרמטר החמסן והגדירו את הערך ל-30. לחצו על מקש ה-enter. הפעילו את חבילת תוכנת הבקרה במחשב.לאחר כיול הגששים, הערבוב יציב ב-300 RPM. הטמפרטורה היא 37 °C וה-pH קרוב ל-6.8. זהו הזמן לבצע הזרקה באמצעות אלכוהול.עקרו את הפתח שישמש להחדרה. שאבו את התוסיף למזרק והחדירו אותו אל הפתח המעוקר. סגרו את הפתח ורשמו את זמן ההחדרה ביומן המחשב.חשוב גם לדגום בזמן ההחדרה. לאחר פתיחת התסמיך וכיסוי פתח הקציר, לחצו על בוכנת המזרק כדי לנקות את הקו. לאחר מכן, משכו את בוכנת המזרק חזרה.כדי לשאוב דגימה, הסירו את הבקבוק והשליכו את הדגימה הראשונה מכיוון שהיא שהתה בצינור. חברו מחדש את הבקבוק והשתמשו באותה בוכנה של המזרק כדי לשאוב דגימה נוספת. הסירו את הבקבוק ורוקנו את תוכנו לכלי קיבול.לצורך בדיקה, דחפו אוויר חזרה דרך הצינור באמצעות המזרק וסגרו את התסבך על צינור יציאת הדגימה. קבעו את צפיפות התאים ואת ה-pH ורשמו את הערכים. בעבודה עם תרביות מיקרוביאליות, מומלץ לרשום ערכים בכל שעה, אך מרווח הדגימה תלוי בסוג התרבית.מתודולוגיית הקציר תלויה בייעוד התרבית לאחר השלמת הגדילה. במקרה זה, דגמו את התרבית פעם אחרונה כדי לקבל ערכי נקודת סיום עבור צפיפות התאים, וייתכן שגם pH או מדידת משקל תאים רטוב. לבסוף, פתחו את לוחית הראש, קצרו את התרבית, ולאחר מכן השליכו את תוכן הכלי למכל חיטוי ייעודי עם אקונומיקה או חומרים אנטימיקרוביאליים אחרים.בסרטון זה הודגם ההגדר והתפעול של מערכת ביו-ריאקטור טיפוסית לשולחן מעבדה. איור זה מציג את הביו-ריאקטור בתחילת ריצה, כאשר כל החלקים מסומנים ומחוברים. פלט הנתונים עבור ריצת ביו-ריאקטור מייצגת מוצג באיור זה.בתחילת הרצה במכל ערבוב. הטמפרטורה נקבעה ל-30 °C, מהירות האימפלר ל-200 RPM, ה-pH ל-6.5 והחמצן ל-57.2%. הפרמטרים עשויים להשתנות בכל ניסוי, אך לפני הוספת החיידקים, המערכת צריכה להיות במצב יציב. בדמות הבאה, השינוי בריכוז החמצן עם הוספת תרבית החיידקים מוצג על ידי הקו הכחול.משאבת ההזנה מספקת את תרבית הזרע הבקטריאלית ב-OD של 0.1, מה שגורם לירידה מיידית. ברמת ה-O2, הביוראקטור מגיב לשינוי ברמת ה-O2 על ידי הגברת מהירות המערבל. תמונת המסך הסופית הזו של תוכנת הביוראקטור מציגה את שינוי ה-pH לאורך זמן, המיוצג על ידי הקו הכחול הכהה.ה-pH של התרבית נוטר בניטור רציף ועם הזמן ירד, ככל שהחומצה הלקטית יוצרה וריכוזה עלה. ניתן לנתח את כל מהלך הריצה ולהתאים את הפרמטרים עבור ניסויים עוקבים.לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה על אופן ההגדרה והניטור של ביו-ריאקטור להבעה של חלבון רקומביננטי. מערכות תסיסה משמשות למסירת סביבת גידול אופטימלית לסוגים רבים ושונים של תרביות המועתקות לקנה מידה גדול. היכולת שמעניקים פרמנטורים לשלוט במדויק בטמפרטורה, ב-pH ובריכוזי חמצן מומס בפרט, הופכת אותם לחיוניים לגידול יעיל ולהבעה של מוצרי תסיסה בקנה מידה גדול.תודה שצפיתם בסרטון זה ובהצלחה בניסוייכם.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

בפרוטוקול זה מוצג הייצור, ההתקנה והתפעול הבסיסי של ביו-ריאקטור פיקוליטר מיקרופלואידי (PLBR) לניתוח תאים בודדים של מיקרואורגניזמים פרוקריוטיים. מיקרואורגניזמים רלוונטיים מבחינה תעשייתית נותחו כהוכחה עקרונית המאפשרת תובנות לגבי קצב גדילה, מורפולוגיה והטרוגניות פנוטיפית על פני תקופות זמן מסוימות, בקושי אפשרי בשיטות קונבנציונליות.

ביו-ריאקטור מיקרו-נוזלי פיקוליטר לניתוח מיקרוביאלי של תאים בודדים: ייצור, הגדרת מערכת ותפעול

באמצעות ביו-ריאקטור פנאומטי, אנו מדגימים את ההרכבה, התפעול והביצועים של מערכת ביו-ריאקטור חד-פעמית זו לגידול תאי יונקים.

טיפוח של תאי יונקים באמצעות מערכת פניאומטיים Bioreactor יחיד שימוש

תכנון כור חדשני, שנטבע ביו-ריאקטור בצפיפות גבוהה (HDBR), מוצג לגידול ומחקר של קהילות מיקרוביאליות בצפיפות גבוהה. כאן, ה-HDBR מיושם בהצלחה בתצורת פוטו-ביו-ריאקטור (PBR) לחקר חילוף החומרים של חנקן על ידי קהילת אצות מעורבת בצפיפות גבוהה.

Bioreactor רומן לטיפוח צפיפות גבוה של קהילות חיידקים מגוונות

מאמר זה מתאר את תהליך ההרכבה והפעלה של bioreactor פוטוסינתטית בקנה מידה הספסל, שניתן להשתמש בהם, בשילוב עם שיטות אחרות, כדי להעריך את הפרמטרים הצמיחה הקינטית הרלוונטי. מערכת זו עוקבת ברציפות אחר ה- pH, האור והטמפרטורה באמצעות חיישנים, רכישת נתונים ויחידת בקרה, וקוד פתוח.

בנייה והתקנה של אלגורית מידה של אלגוריה ביאוריאקטור פוטוסינתטי עם טמפרטורה, אור, וניטור pH עבור בדיקות צמיחה קינטית

ניתן למדוד הקלט כוח ריאקטורים מנוער דרך מומנט שפועל על הפיר המדחף במהלך הסיבוב. כתב יד זה מתאר כיצד ניתן להשתמש ברינג אוויר להפחית את החיכוך הפסדים שנצפתה החותמות מכני ביעילות את רמת הדיוק של מדידות קלט כוח בכלי בקנה מידה קטן.

מידות קלט כוח ריאקטורים מנוער בקנה מידה מעבדה

פרוטוקול מפורט עבור הפעולה בו-זמניות של תרביות תאים מקבילים 48 בתנאים מגוונים במערכת microbioreactor מוצג. תהליך התרבות תאים, קציר וניתוח כייל נוגדנים הבאים מתוארים.

השימוש תפוקה גבוהה אוטומטית Microbioreactor מערכת לייצור של מודל IgG1 בתאים צ'ו

כאן, אנו מציגים הליך מפורט כדי להריץ עיצוב של ניסוי במיקרו-bioreactor חקן אוטומטי ואחריו הקציר התאים וכימות החלבון באמצעות חלבון A עמודה.

מיטוב תהליכים באמצעות תפוקה גבוהה מיקרו-Bioreactors שחקנים בסינית טיפוח תא שחלה אוגר

פרוטוקול זה מפרט את הרכבת מערכי מיני-ביו-ריאקטור שישמשו לתרבית זרימה רציפה של קהילות צואה מורכבות בתנאים אנאירוביים. אנו דנים גם בשיטות ההרכבה, החיסון והדגימה של הכורים להמשך ניתוח.

מכלול ביו-ריאקטור לתרבית מתמשכת של קהילות צואה מורכבות

מערך המיני-ביו-ריאקטור (MBRA) הוא מערכת תרבית בעלת תפוקה גבוהה, ניתנת להתאמה אישית, זרימה רציפה המאפשרת טיפוח של קהילות מיקרוביאליות מורכבות, ותומכת בניסויים מקבילים לחקר דינמיקת המיקרוביום, אינטראקציות טיפוליות ותגובות מיקרוביאליות לגורמים סביבתיים.

פרוטוקול מעודכן להרכבה ושימוש במערך המיני-ביו-ריאקטור (MBRA)

הקבוצה שלנו פיתחה תרבות bioreactor מערכת המחקה את מדגיש pulsatile פיזיולוגיות של מערכת הלב וכלי הדם להתחדש מושתלת בקוטר קטן שתלי כלי דם.

הנדסה ביולוגית המבוססת דם שתלי שימוש bioreactor pulsatile

למד כיצד להרכיב ולכייל ביוריאקטור שולחני לגידול תאים מהונדסים בקנה מידה גדול. השיטה מדגימה כיול חיישני pH וחמצן, אוטוקלאב וניטור תנאי תרבית אופטימליים.

מבצע של Bioreactor Benchtop

גלה סרטונים נוספים