Optymalizacja procesów z wykorzystaniem zautomatyzowanych mikrobioreaktorów o wysokiej przepustowości w hodowli komórek jajnika chomika chińskiego

W tym filmie użytkownicy zapoznali się z oprogramowaniem mikrobioreaktora z planowaniem i realizacją projektu eksperymentów lub DOE. Zademonstrowano również, że zawory pomocnicze analizatorów optymalizują warunki procesu. Włączenie modetu do oprogramowania zautomatyzowanego mikrobioreaktora stało się oficjalnym elementem analizy danych.

Duża liczba eksperymentów może być planowana i wykonywana jednocześnie na małą skalę. Procedurę zademonstruje Tamanna Nagraik, doktorantka z mojego laboratorium. Rozpocznij od procedury wstępnej hodowli w uprawie głównej, zgodnie z opisem w protokole tekstowym.

Aby utworzyć nowy eksperyment, otwórz oprogramowanie do samohodowli Amber, a następnie w zakładce wprowadzenie kliknij na, utwórz nowy eksperyment. W zakładce nowy eksperyment wpisz nazwę eksperymentu wraz z datą, w której zostanie on przeprowadzony. Aktywuj punkt kontrolny dla stacji hodowlanej w naczyniach, które mają być używane podczas uprawy.

Automatycznie dodawane tagi DOE zostaną również aktywowane w celu łatwego przejścia podczas programowania eksperymentu DOE. Kliknij następny"aby przejść do następnej zakładki. Aby ustawić informacje o dodawaniu pożywki do naczynia, wraz z antypieniącym, inokulum, paszą i glukozą, aktywuj punkt kontrolny płytki dodawania pożywki.

Umożliwia zdefiniowanie typu, nazwy i położenia blachy zawierającej nośnik. Kliknij dodaj multimedia do statków. Wprowadzić objętość pożywki, która ma zostać dodana do zbiorników.

Umożliwia zdefiniowanie odwzorowania transferu mediów z płyty do zbiorników. Kliknij następny"aby przejść do następnej zakładki. Po wprowadzeniu informacji o pożywkach do oprogramowania, przypisz warunki uprawy.

Kliknij pożywkę kondycyjną i wprowadź temperaturę, docelowy DO, górną granicę pH i prędkość obrotową mieszania. Następnie kliknij Mieszanie w górę"lub mieszanie w dół. Aby ustawić dodawanie inokulum do naczyń, aktywuj płytkę z dodawaniem komórek.

Umożliwia zdefiniowanie typu, nazwy i położenia blachy zawierającej nośnik. Kliknij dodaj komórki do naczyń. Wpisać czas inokulacji i objętość pożywki, która ma być dodana do naczyń.

Określ ścieżkę, którą przebyta jest osoba zajmująca się cieczą w celu przeniesienia komórki z płytki do naczyń. Kliknij następny"aby przejść do następnej zakładki. Aby ustawić dodawanie paszy, glukozy i środka przeciwpieniącego, aktywuj płytkę dodawania i zdefiniuj typ, nazwę i lokalizację płytki.

Kliknij dodaj paszę do naczyń i wprowadź objętość paszy, która ma zostać dodana do zbiorników. W zależności od uprawy dodaj liczbę dodatków paszowych. W przypadku tej uprawy reaktor jest zasilany po 72 godzinach co 24 godziny.

Ręcznie dodaj opóźnienie czasowe między karmieniem, wprowadzając dane do opóźnienia z dodanych komórek. Pierwszy dzień karmienia następuje po 72 godzinach od zaszczepienia, następny po 96 godzinach i tak dalej. Umożliwia zdefiniowanie odwzorowania transferu paszy z płyty do zbiorników.

Aby ustawić pobieranie próbek podczas uprawy, aktywuj dodaj płytkę próbną" i zdefiniuj typ, nazwę i lokalizację płytki. Sprawdzić, pobrać próbkę z naczyń" i wprowadzić objętość próbki, która ma zostać usunięta z naczyń. Upewnij się, że objętość nie spada poniżej 10 mililitrów podczas całego cyklu uprawy.

Dodać liczbę próbek, które mają zostać pobrane podczas uprawy. Podobnie jak w przypadku karmienia, należy dodać czas wyjęcia próbki z naczynia dla każdego wejściowego punktu pobierania próbek. Zapisz proces.

Jest teraz gotowy do wykonania. Na koniec określ odwzorowanie przenoszenia próbki z naczyń na płytkę. Otwórz oprogramowanie Amber 15 DOE.

Kliknij śledztwo"i wybierz nowy. Wprowadź nazwę nowego dochodzenia DOE w oknie dialogowym tworzenia dochodzenia. Aby przypisać eksperyment do badania DOE, otwórz utworzoną recepturę w celu zbadania różnych parametrów.

Kliknij przycisk Przeglądaj i wybierz odpowiedni eksperyment. Znaczniki statków są już wymienione w kolumnie. Aby zdefiniować żądany współczynnik DOE, wybierz parametr i kliknij kolumnę oznaczoną jako współczynnik DOE.

Wybierz nowy" i dodaj jednostki, skrót, a także dolną i górną granicę czynników. Na karcie odpowiedzi zdefiniuj wartości, które mają być brane pod uwagę przy analizie danych. Kliknij edytuj odpowiedzi DOE i zdefiniuj nazwę odpowiedzi, skrót, jednostki oraz minimalne i maksymalne limity.

Po zdefiniowaniu odpowiedzi wybierz bursztynową zmienną dla każdej odpowiedzi i zdefiniuj. Odpowiedź może być automatycznie powiązana ze zmienną bioreaktora drobnoustrojów. Wybierz żądaną zmienną z listy rozwijanej.

Zmień równanie dla każdej odpowiedzi w zależności od wymagania. Opcje między danymi minimalnymi, maksymalnymi, pierwszymi, ostatnimi i średnimi. Aby utworzyć projekt, należy użyć Kreatora uruchamiania projektu, aby wybrać typ projektu eksperymentalnego oraz dodać lub usunąć liczbę powtórzeń i punktów środkowych.

Wybierz cel, który decyduje o wyborze wzorów i modeli. Zakończ i utwórz pakiety robocze, które można zaimportować do oprogramowania do samohodowli Amber zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Na karcie eksperymentu kliknij utwórz eksperyment DOE i przejdź do pakietu roboczego utworzonego za pomocą oprogramowania DOE.

Zainicjuj proces, klikając przycisk Start. Po wykonaniu eksperymentu wyeksportuj dane przy użyciu wyników eksportu DOE. Otworzy się okno z wynikami eksportu DOE, w którym wiersze wskazujące naczynie i stację hodowlaną są wymienione w tabeli.

Wybierz żądane wiersze i kliknij eksport wybranych wierszy"lub eksport danych eksperymentalnych"aby zapisać wszystkie wyniki i zapisać plik do dalszej analizy. Zaimportuj dane do modułu Amber DOE, przełączając się na zakładkę "wyniki" i wybierając opcję importuj wyniki. Wyszukaj żądany plik danych i kliknij przycisk Analizuj wyniki.

Wzrost komórek w zautomatyzowanych bioreaktorach mikroorganizmów jest porównywalny z bioreaktorami wielokrotnego użytku. Porównując stężenie komórek z trzech różnych skal, zaobserwowano, że 15-mililitrowy zautomatyzowany bioreaktor mikrobów naśladuje dwulitrowy szklany bioreaktor. Wyniki z kolby do wytrząsania są również porównywane, aby wykazać korzyści płynące z bursztynu.

Wpływ różnych prędkości mieszania i pH jest badany w zautomatyzowanych bioreaktorach mikroorganizmów. Przedstawiono tutaj porównanie stężenia żywotnych komórek (VCC) i stężenia przeciwciał monoklonalnych w różnych bioreaktorach drobnoustrojów. Można zaobserwować negatywny wpływ PH 6,9 na VCC.

Dodatkowo wzrost komórek uległ znacznej poprawie w hodowli przy pH 7,3 w porównaniu z PH 7,1. Poniżej przedstawiono wykresy konturu odpowiedzi VCC i stężenia przeciwciał monoklonalnych. Wartości są porównywalne w zbiornikach o tym samym pH i różnej prędkości mieszadła, co wskazuje, że prędkość mieszadła zebrana dla tego procesu nie ma znaczącego wpływu na wynik procesu.

Każda instrukcja przekazana maszynie musi być starannie napisana, aby uniknąć błędów podczas wykonywania eksperymentu. Oprogramowanie jest elastyczne i może przeprowadzać wiele eksperymentów jednocześnie, skracając w ten sposób czas potrzebny na optymalizację procesu. Projekt eksperymentu jest przydatny w dziedzinie bioprocesu, ponieważ wyniki dają zrozumienie procesu opartego na wiedzy, które można do pewnego stopnia rozszerzyć na inne organizmy.