Mis võiks olla madala biomassi taseme põhjuseks:

• Mitte piisav hapniku juurdepääs
• Toitainete puudus
• Kasvatusprotsessi katkestused ja korduv käsitlemine

See postitus selgitab erinevaid viise, kuidas suurendada kasvukolbides toodetava biomassi kogust, leevendades madala kasvu ja tootlikkuse põhjuseid. Üksikud katsed võivad kasutada ainult mõnda neist lahendustest, kuid allpool käsitletakse piisavat variatsiooni, et aidata teil tootlikust tõsta paljude erinevate rakenduste puhul.

1. Valige oma kolvi jaoks õige viskeraadius ja loksutamise kiirus

Sageli ei ole halva biomassi kontsentratsiooni põhjuseks kloon, nagu võite arvata, vaid väline tegur.

Kaks tegurit, millel on suur mõju hapniku ülekandele ja seega ka biomassi kasvule, on loksutamine koos loksutamise kiirusega.

Üldise lähtepunktina on 25 mm alati hea valik ja võib anda suurepäraseid tulemusi olenemata rakendusest. Mõnel juhul ilmnevad aga piirangud hapniku ülekandel/rakkude kasvul ja parema tulemuse saab, kui loksutusraadiust valida vastavalt rakendusele.

Rusikareegel:

• 25 mm viskeraadius: soovitatav kolvile mahuga 25 ml kuni 2 l
• 50 mm viskeraadius: soovitatav 2 kuni 5 liitrise kolvi jaoks

Mikrotiiter- ja süvendiga plaadid:

• Kasutage 3 mm viskeraadiust loksutamise kiirusega min. 800, kuni 1000 min^-1

Näide sobivatest seadetest mikroobide jaoks (bakterid, pärmid, seened)

• Enamasti 25 mm viskeraadius
• loksutamise kiirus: 120 kuni 400 min^-1, peamiselt umbes 300 min^-1

2. Hapniku ülekandmise parandamiseks hoidke mahud madalad

Hapniku ülekanne kasvukolbides on bioreaktoriga võrreldes palju madalam ja võib olla piirav tegur bakteri- ja seenekultuuride kasvatamisel kolbides. Tüüpiline kasvukolb täidetakse 20–25% töömahust. See on kompromiss, mis võib tõsiselt piirata hapniku ülekannet kultuuri ja aeglustada rakkude kasvu. See võib olla piisav protsesside jaoks, mille eesmärk on lihtsalt biomassi genereerimine, või teatud kultuuride jaoks, nagu mikroaerofiilsed või aeglaselt kasvavad organismid. Kui aga eesmärgiks on, et piirangud ei oleks üldse, on ülimalt oluline tagada maksimaalne vedeliku/gaasi kokkupuuteala, et võimaldada O2 ja CO2 vahetust kultuuris.

Töömaht vähendatakse 10 %ni kasvukolvi kogumahust. See “määrib” kogu kultuuri õhukese kihina kolvi külgedele. Selline pinna ja mahu suhte suurendamine võimaldab suuremat hapniku ülekandekiirust.

3. Paremate tulemuste saamiseks kasutage spetsiaalset kolvi geomeetriat

Tavaline Erlenmeyeri kasvukolb eristub siledate külgede poolest. See leiutati 1800. aastatel, kuid mitte spetsiaalselt kultuurianumana. See võimaldab ühtlast segamist, kuid võib piirata hapniku ülekannet. Teistel kolbi konstruktsioonidel, näiteks Fernbachil, on deflektorid, mis toimivad sarnaselt bioreaktorite vastetega – häirides vedelkultuuri sujuvat voolu. See loob turbulentsed alad, kus gaasiülekanne paraneb ja kolbe saab kasutada isegi loomsete rakkude kasvatamiseks.

Thomson Optimum Growth^TM kolvid on veelgi spetsialiseeritud anumad. Neil on ainulaadne disain, sealhulgas deflektorid ja need sobivad imetajate, putukate ja mikroobirakkude jaoks. Mis võimaldab kasutada töömahtusid kuni 60% kolvi suurusest, suurendades inkubaatorloksuti tootlikkust. Et saada kasu sellistest alternatiivsetest kasvukolbidest, mis suurendavad biomassi kontsentratsiooni, on vaja loksutit, mis on piisavalt paindlik ja võimas selliste kolbide hoidmiseks.

4. Tagage piisavalt toitaineid

Rakkude kasvu kiirendamiseks ei piisa ainult hapnikuülekande parandamisest, kuna see sõltub erinevatest teguritest. Kui nt. süsinikuallikas on ammendunud, ei saavuta rakud suuremat tihedust, olenemata sellest, kui palju hapnikku on saadaval. Seega vähendab hoolitsus söötme ja toidulisandite valikul ka biomassi kontsentratsiooni.

Soovitatav söötme koostis:

• Substraat / süsinikuallikas
• Lämmastiku allikas
• (Täiendavad) mikroelemendid ja vitamiinid
• Puhver ideaalse pH saavutamiseks

Kuna rakkude kasvu pärsivad liiga kõrged substraadikontsentratsioonid, ei ole hea mõte alguses söötmesse panna tohutul hulgal substraati (nt glükoosi). Selle tulemusena on rakud ühel hetkel omastanud kõik söötmes pakutavad toitained ja lõpetavad seetõttu kasvu. Seda saab vältida, kui toidetakse rakke teatud ajavahemike järel söötmega.

Söötmine võib toimuda kas käsitsi või alternatiivselt automaatselt, nt. kasutades aquila biolabs LIS (vedeliku süstimissüsteem). See muudab süsteemi sujuvamaks ja avab hulga Fed-batch ja pidevate protsesside võimalusi ilma käsitsi rakenduste ja kultiveerimiskatkestusteta.

5. Katkestuste minimeerimine: käitlemine ja biomassi online-mõõtmine

Iga kord, kui inkubaatorloksuti uks avatakse, et kolbi juurde pääseda, temperatuur langeb ja loksutamine peatub. Aeg-ajalt seda tehes pole erilist vahet. Siiski peaksite vältima korduvat ukse avamist või kolvi pikemat väljavõtmist. See võib põhjustada normaalse kasvukõvera rikkumist, mis põhjustab teie protsessi ebakindlust. Neid mõjusid võivad leevendada mitmed asjad:

• kiire seiskamine ja taaskäivitamine, et minimeerida loksutamise seisakuid
• kiire naasmine etteantud tööparameetritele pärast katkestust ukse avamisel
• automaatne söötmine
• veebipõhine biomassi mõõtmine

Kasvukolvid ise ei taga online monitooringut ja nendest andmete kogumine nõuab sagedast kasvukeskkonnast eemaldamist. Selline tegevus moonutab kindlasti tulemusi ja takistab optimaalset kasvu, millele lisanduvad inimlikud eksimused kasvukolbide analüüsimisel või lugemata jätmise kaudu.

Mitteinvasiivsed, täpsed ja pidevad biomassi kontsentratsiooni mõõtmised on tänaseks võimalikud, nt. aquila biolabs CGQ (Cell Growth Quantifier) ​​abil. See võimaldab mõõta mitut kolbi korraga.

Viimaseks, kuid mitte vähem tähtsaks, mõned näpunäited inokulaadi kohta:

Mis tahes kultiveerimisprotsessi väljund saab olla ainult sama hea kui sisend. Seega mõned näpunäited, mis võivad teie töötulemust vähendada ja aidata kaasa halvale kasvule:

• Rakkude halb töötlemine enne inokuleerimist
• Klooni esmakordne kasutamine või puudulik iseloomustus / kirjeldus

Rakuliin peab sobituma õige söötme tüübiga ja seda peab saama kultiveerida kasvukolbides nt. segamis piiranguteta. See peab olema värskelt valmistatud eelkultuuridest, mis on veel logaritmilises kasvufaasis. See vähendab viivitusaega ja annab rakkudele parima võimaluse kiiresti kasvada.

Kokkuvõte:

Kultuuride kasvu optimeerimiseks kasvukolvis on mitmeid võimalusi ja meie postituse peamised meetodid on järgmised:

• Valige oma kolvi jaoks õige viskeraadius ja loksutamise kiirus
• Hapniku ülekandmise parandamiseks hoidke mahud madalad
• Paremate tulemuste saamiseks kasutage spetsiaalset kolvi geomeetriat
• Tagage piisavalt toitaineid
• Katkestuste minimeerimine: käitlemine ja biomassi online monitoorimine
• Veenduge, et inokulaati kultiveeritakse ettevaatlikult

Küsimuste ja täpsustuste korral võtke ühendust meie müügiesindajatega siin