История
История
Содержание статьи:
Эта публикация – третья часть вебинара «Биотехнологическое производство», состоявшегося 2 ноября 2022 г. в рамках проекта «Онлайн-лекторий Диаэм» и завершающего осеннюю серию вебинаров. Эта серия знакомит слушателей с доступными на текущий момент товарами для биотехнологических научных и производственных лабораторий от привычных и новых поставщиков, критериями выбора которых для «Диаэм» в первую очередь служат качество и надежность. Такой подход по-прежнему позволяет обеспечить клиентам компании наилучшие варианты аналогов известных мировых брендов.
Доклад специалиста «Диаэм» по биотехнологии Кристины Яковлевой посвящен перспективам культивирования во всевозможных биореакторах, доступных сейчас в России в отсутствие европейского оборудования. В нем рассмотрены биореакторы, поставляемые на российский рынок с Востока. Автор рассказала не только о возможностях «Диаэм» в аппаратном обеспечении классических и одноразовых технологий получения биомолекул, но и об аксессуарах, а также средах и компонентах сред для культивирования микроорганизмов и клеточных культур, которые может поставить компания.
Речь пойдет в основном о трех производителях биореакторов.
Во-первых, по-прежнему доступны швейцарские биореакторы Infors HT, которые автор доклада выделяет уже потому, что является официальным представителем в России компании Infors, производящей шейкеры, шейкеры-инкубаторы и биореакторы. В настоящее время линейка поставляемой техники этого бренда несколько урезана, и причиной этому стала общая нехватка компонентов и запчастей на мировом рынке: производитель вынужден ждать поступления комплектующих, чтобы собрать свои биореакторы. Комплектующие у этих биореакторов в основном швейцарские и немецкие, а с европейской продукцией обстановка сейчас действительно непростая. Тем не менее производство оборудования Infors продолжается, хотя сроки поставки теперь увеличились – тоже из-за нехватки упомянутых запчастей.
Напомним, компания Infors на рынке работает с 1965 г., а в 1968-м выпустила свой первый биореактор – можно сказать, что у нее колоссальный опыт в производстве биореакторов и их усовершенствовании. Слоган компании «Мы твердо верим, что вы можете сделать лучше что угодно» подчеркивает их стремление к дальнейшему повышению качества продукции, а ведь уровень качества этого бренда уже сегодня можно считать золотым стандартом в оборудовании для биотехнологий.
Второй рассматриваемый производитель – китайская биотехнологическая компания Shanghai Duoning Biotechnology, которая продает не только биореакторы, но и всевозможное оборудование для апстрима и даунстрима: среды, одноразовые расходные материалы, в частности различные мешки, бутыли и другие. Сама компания основана в 2005 г., но недавно она приобрела другую китайскую компанию, которая как раз целенаправленно занималась производством только биореакторов, была сфокусирована на их производстве и ее биореакторы были популярны на китайском рынке.
Слогана у компании пока нет, но она позиционирует себя как главного поставщика в области биомедицинской промышленности Китая. Компания тоже использует европейские комплектующие, чтобы обеспечить более высокое качество по сравнению с другими производителями.
Еще один производитель из портфеля предложений «Диаэм» – это корейская компания Microdigital, и в линейке ее продукции особый интерес вызвали волновые биореакторы с одноразовыми мешками. Кроме того, компания производит расходные материалы, различные мелкие приборы, наборы и другую продукцию. Компания основана в 2002 г., то есть уже более 20 лет существует на рынке, а это хороший срок для подтверждения сильных позиций производителя. Среди слоганов компании можно выделить утверждение «Компания Microdigital будет лидером глобального биомедицинского рынка». Вместе с тем они формулируют свою цель как «лидировать, чтобы делать человеческие жизни здоровее».
Итак, Infors продолжает работать с компанией «Диаэм», которая остается эксклюзивным поставщиком этого оборудования в России.
На слайде представлены бактериальные модификации самых популярных биореакторов.
Модель Minifors удобна тем, что ее не нужно ничем особо комплектовать: это готовое решение, почти весь биореактор идет уже в сборе, и это очень удобно, а особенно подходит для несложных задач. Модель доступна с объемами сосудов 1.5 л, 3 л и 6 л.
Модель Multifors предназначена для параллельного культивирования с целью отработки разных условий в нескольких сосудах – от одного контроллера можно управлять процессами в шести или менее сосудах параллельно. Доступные объемы сосудов: 0.4 л, 1 л и 1.4 л.
Модель Labfors отличается более широким рядом по объему сосудов: 2.3 л, 3.6 л, 7.5 и 13 л. Кроме того, в этой модели можно контролировать больше параметров по сравнению с предшественниками.
Эти три традиционных варианта предназначены для культивирования бактерий, дрожжей и грибов.
Есть и специализированные модели. Так, биореактор Labfors Photo с объемом сосуда 1.8 л разработан для культивирования микроорганизмов, которым необходимо освещение.
Кроме того, доступна модель Labfors BioEtOH для твердофазного и полужидкого культивирования: в таком биореакторе можно проводить гидролиз каких-либо компонентов вроде стружек, опилок, почвы с дальнейшей нейтрализацией и последующим культивированием.
Все эти модели можно дополнить различными опциональными датчиками и другими устройствами, о которых речь пойдет далее.
Компания Duoning предлагает линейку бактериальных биореакторов Biocore.
Слайд отображает различные модификации этого оборудования серии Biocore QF (F в данном случае отражает слово «ферментация»).
Biocore QF double – модель с двумя сосудами, Biocore QF quadruple – c четырьмя. Биореактор Biocore QFP включает блок освещения.
Все эти модели доступны с объемами сосудов 0.5 л, 3 л, 5 л, 7.5 л или 15 л.
У этой техники немало преимуществ. Все они оснащены контроллерами Siemens S7-1200 PLC и насосами Watson-Marlow, а также датчиками pH и кислорода Hamilton или Mettler.
Кроме того, их можно доукомплектовать различными опциями: анализатором газов (углекислого газа и кислорода) на выходе, онлайн датчиком мутности биомассы, онлайн определителем содержания (концентрации) глюкозы, устройством для взвешивания при подпитке, онлайн датчиком окислительно-восстановительного потенциала, датчиком содержания метанола (этанола), датчиком уровня жидкости и другими.
Из клеточных версий у Infors в настоящее время осталась всего одна модель Minifors с объемами сосудов 1.5 л, 3 л и 6 л, но не исключено, что при улучшении ситуации на рынке этот производитель вернет весь свой модельный ряд клеточных биореакторов. Особенность биореакторов Minifors в том, что если пользователь приобрел бактериальную версию, впоследствии можно купить специальный комплект и переоснастить его в клеточный, и наоборот. Это не значит, что можно переключаться в режиме «сегодня бактерии – завтра клетки»: замена требует определенного времени, но такая возможность есть: заменить определенные части и культивировать какое-то время или одно, или другое.
Из китайского оборудования стоит упомянуть Biocore QC (C означает «cell», клетки). Они имеют объемы сосудов 0.5 л, 3 л, 5 л, 7 л и 15 л. Как и бактериальные версии, эти биореакторы оснащены контроллерами Siemens S7-1200 PLC и насосами Watson-Marlow, а также датчиками pH и кислорода Hamilton или Mettler и допускают комплектацию различными дополнительными датчиками и прочими опциями.
Поскольку в клеточных вариантах у Infors достаточно маленькое предложение по биореакторам, стоит упомянуть, что «Диаэм» поставляет еще и продукцию немецкой компании IKA – пока довольно сложным путем, но эта техника ввозится в Россию.
Следует упомянуть биореактор Habitat от IKA (Германия) с объемами сосуда 0.5 л, 1 л, 2 л, 5 л и 10 л. Самое известное оборудование этого производителя – это верхнеприводные и магнитные мешалки, с которых он когда-то начинал свое производство, а теперь дошел до биореакторов. В свое время у IKA была всего одна модель биореактора с освещением, а теперь есть полная линейка: бактериальные и клеточные реакторы, в том числе модели с освещением.
Этот класс оборудования стоит упомянуть отдельно.
Так, китайский Biocore QPF от Bolv с цилиндрическим сосудом (доступные объемы – 7.5 л или 15 л) обеспечивает интенсивность подсветки от 0 до 10000 Лк.
Infors предлагает специализированную версию Labfors 5 phototropic с плоским сосудом, снабженным устройством airlift (перекачка жидкости с помощью воздуха), объемом 2.8 л. Доступная интенсивность освещения – от 0 до 180000 Лк.
IKA предлагает докупать к обычному биореактору светодиодные панели особой конструкции, которых к одному сосуду можно подключить до четырех штук.
В настоящее время у многих биотехнологических и фармацевтических компаний есть тенденция переходить на одноразовые технологии, потому что в этом случае проще валидировать производство, не нужно ничего стерилизовать, легче контролировать контаминацию с одноразовыми мешками: культивировали, выбросили и взяли новый стерильный для следующего культивирования, и не нужно ничего мыть, автоклавировать, стерилизовать паром и т.д.
Клеточный биореактор с одноразовыми мешками BioCore-SUB от китайского производителя оснащен контроллером Siemens, насосом Watson-Marlow и в целом собран из европейских комплектующих.
Доступны максимальные рабочие объемы от 50 л до 2000 литров (50, 200, 500 и 2000 л), минимальный рабочий объем составляет 25 литров – то есть можно мешок заполнять не полностью.
Доступна документация по валидации производства с использованием этого биореактора, на заводе проводятся работы FAT – одним словом, у производителя этого оборудования есть все необходимое для того, чтобы установить такой биореактор на российском фармацевтическом производстве.
Волновые биореакторы с одноразовыми мешками применяются для культивирования клеточных культур.
Китайские производители предлагают такое оборудование DuoWave SUB с объемами мешков от 3 л (рабочий объем в них составляет полтора литра) до 50 л (рабочий объем 25 л): 3 л, 10 л, 20 л, 22 л, 50 л.
Этот же поставщик производит мешки для своих реакторов. Дополнительную информацию обо всей этой продукции можно получить по отдельному запросу.
Корейская компания Microdigital производит волновые биореакторы CELLBIC, позволяющие работать с мешками объемом 25 л, 50 л, 200 л, 500 л и 1000 л. Трудно сказать, насколько востребованы на производствах такие большие мешки, но такие варианты доступны. Рабочий объем у таких мешков тоже примерно вдвое меньше общего.
У этой компании тоже собственное производство мешков, причем они выпускают даже 3D мешки, для которых характерно особенное движение – его сам производитель называет 3D-движение. В целом суть технологии такая же, как у всех волновых биореакторов.
Преимущество этого класса оборудования в том, что такие биореакторы и их комплектующие на месте можно мыть и стерилизовать горячим паром.
Китайские биореакторы со стальным сосудом от компании Duoning выпускаются в клеточных (Biocore QC Pro) и бактериальных (Biocore QF Pro) версиях объемом от 15 до 5000 литров. Сосуды изготовлены из нержавеющей стали 316L, рубашка – из нержавеющей стали 304. Обеспечивается точность полировки поверхности, контактирующей с материалом, на уровне Ra ≤0,4.
Сертификат на нержавеющую сталь, из которой изготовлены эти биореакторы, производитель предоставляет; все это валидируется, предоставляются всевозможные протоколы, необходимые для валидации в России на производстве Техника производится по стандартам ASME, PED, GB, D1/D2, ISO9001:2000.
Компания производит емкости до 5000 литров, и это не только сами биореакторы, но и вспомогательные емкости: все это может быть объединено в линии.
Стальные пилотные и промышленные биореакторы BioCore QC/QF и их вспомогательные емкости объемом более 20 л изготавливаются по индивидуальным требованиям заказчика. А помимо суспензионного культивирования в этих биореакторах можно культивировать на микроносителях, а также на определенных полимерных подложках, они пригодны также для подготовки сред, инактивации и эмульгирования.
Китайские производители предлагают массу интересных аксессуаров для биореакторов. Вот только некоторые из них.
Она позволяет отделить сами клетки от культуральной жидкости при использовании режиме культивирования «перфузия» либо если нужно отбирать культуральную жидкость без потери клеток в процессе культивирования.
Система представляет собой колонки с холлофайбером, через которые тангенциальным потоком идет отбор из биореактора культуральной жидкости с клетками. Клетки на полимерном волокне этих колонок отделяются и возвращаются в реактор обратно вместе с частью культуральной жидкостью, а остальная часть этой жидкости отбирается.
Все материалы, которые контактируют с культуральной жидкостью, валидируются по GMP, то есть тоже предназначены для использования их и в научно-исследовательских целях, и на производстве на фармпредприятиях.
Это устройство обеспечивает максимальный поток 2 литра культуральной жидкости в минуту, то есть может использоваться и для лабораторных, и для пилотных биореакторов.
Представленный график отображает ситуацию с культивированием в течение 12 суток: зеленые столбики обозначают объем заменяемой культуральной среды, красная линия – концентрацию клеток (рост в течение 12 дней), синяя – количество живых клеток, выживаемость в процентах. Как видно, за 12 дней в процессе погибло около 3% клеток, остальные (более 97%) остались живыми. Такие данные предоставлены производителем.
Тот же производитель предлагает полимерные подложки для адгезивного культивирования клеток и системы удержания этих подложек в биореакторе.
Это такая трубка для отбора жидкости при культивировании на полимерных подложках. Дополнительная информация об этой продукции может быть предоставлена по отдельному запросу.
Зная концентрацию газов на входе и выходе из биореактора, можно подсчитать дыхательный коэффициент микроорганизмов или клеток, скорости потребления кислорода и выделения углекислого газа, а на основании этих данных судить о метаболизме культивируемых микроорганизмов или клеток. Эта информация дает больше понимания о том, что происходит с клетками в биореакторе и как они себя «чувствуют», оптимальный ли режим культивирования выбран.
Газоанализатор кислорода и углекислого газа на выходе BY-001 от Baiyuan Bio – это не датчик мутности, pH или аналогичного показателя для кислорода, который дает простые данные о состоянии клеток. Речь о более полных и важных данных, и все это происходит онлайн и позволяет быстро определить недостатки стратегии культивирования, а значит – откорректировать прямо в процессе культивирования какие-то условия сразу, а не понять по завершении процесса, что было все плохо и нужно было обеспечить иные условия. А значит, клетки останутся живыми, можно сохранить нужный продукт и не потерять его выход.
Можно среагировать на показания данного прибора и предпринять какие-то меры, чтобы клетки остались живыми и продолжали производить нужный продукт: изменить скорость мешалки, режим аэрации, уровень кислотности или подпитку.
Подключается он напрямую к шлангу для выхода газов в биореакторе, так что газы проходят через газоанализатор и он измеряет их уровень.
Калибруется устройство по одной точке – по воздуху: мы знаем содержание кислорода в воздухе, которым сами дышим, и по нему происходит калибровка.
Это устройство крайне необходимо еще и для того, чтобы рассчитать параметры при переносе стратегии культивирования от маленького реактора на большой, это тоже полезно.
Следующий слайд отображает группу разных датчиков, которые в основном предназначены для измерения количества клеток в культуральной жидкости – общее количество и долю живых клеток.
Например, у Hamilton есть датчик Incyte Arc для определения плотности живых клеток. Поставки этих устройств в Россию от Hamilton продолжаются.
Это потенциометрический датчик, измеряющий потенциал клеток и способный предоставлять данные о количестве живых клеток в культуральной жидкости в режиме онлайн. Его можно подключить к любому биореактору.
Что касается Infors, этот датчик можно напрямую подключить к контроллеру биореактора Infors и затем планировать стратегию культивирования на основании показаний датчика. То есть создавать программу в которую можно будет включить показания датчика и изменять, давать некие указания биореактору чтобы он автоматически на основе получаемых данных о плотности живых клеток предпринимал некие действия, можно программировать дальнейшую стратегию изменения каких-то параметров, например, увеличить скорость мешалки, когда плотность живых клеток будет на определенном уровне.
Скобкой объединена серия датчиков мутности. Они на самом деле измеряют мутность, но можно с помощью программного обеспечения пересчитать этот параметр в оптическую плотность, массу, скорость роста клеток. Конечно, это менее точный датчик, чем датчик плотности живых клеток, поскольку он может мерить не только клетки, но и все, что появляется в процессе жизнедеятельности клеток в культуральной жидкости: там могут быть пузырьки воздуха и создавать помехи, его нужно ставить в определенном месте, есть нюансы по использованию, и тем не менее это возможность измерять оптическую плотность онлайн.
Грубо говоря, это погружной спектрофотометр, он, как датчики pH или кислорода, опускается внутрь, но существуют еще и накладные датчики – они прикрепляются к стенке только стеклянного сосуда и через стенку измеряют мутность.
Основные производители погружных датчиков – это Optek (ими по умолчанию комплектуются биореакторы Infors) и Hamilton, которыми можно оснастить любые биореакторы, и также доступны датчики мутности Aquila Biolabs и Baglab – это американские компании, но «Диаэм» может их привезти, поставить и обслуживать.
Кроме упомянутых выше, мы можем предложить массу полезных «мелочей», позволяющих организовать биотехнологические процессы с максимальной эффективностью.
Так, доступны пеногасители китайского производителя.
Есть в наличии силиконовые медицинские шланги российского производства.
Среди китайских фильтров подобраны аналоги фильтров, устанавливаемых на входе в биореактор, на выходе из биореактора, а также на бутылях для реагентов.
Среди вспомогательного оборудования стоит выделить:
- компрессоры для подачи воздуха внутрь биореактора;
- российский генератор (концентратор) кислорода Армед – это оборудование производится для российских стоматологических клиник, но можно подключать такие устройства и к биореакторам;
- чиллеры, как правило, нужны для того, чтобы подавать охлаждающую жидкость в биореактор. Биореакторы обычно оснащены системой нагрева, но для охлаждения нужно подключать к чиллеру, охлаждающему циркуляционному термостату. «Диаэм» предлагает чиллеры китайского производства;
- корейские автоклавы с камерами разного размера. Можно поместить туда сосуды в сборе вместе с конденсером газов – это довольно высокая конструкция, но отличительная особенность этого корейского оборудования в том, что в такие автоклавы можно поместить даже высокие сосуды;
- спаиватели трубок китайского производства – они используются главным образом для клеточного культивирования.
Что касается сред для культивирования бактерий, то ThermoFisher, Becton Dickinson, Merck теперь недоступны: есть некие остатки на складе, но нужно смотреть наличие.
Но сегодня доступна продукция таких компаний как CDH, Condalab, neoFroxx, Macklin, а также собственные производства «Диаэм»: пептоны, гидролизаты, экстракты дрожжевые и прочие, агар. Все это есть на складе, можно перейти на специальный раздел нашего сайта по микробиологическим добавкам, где очень удобно отображается их наличие: зеленой галочкой. Можно даже не звонить в «Диаэм», а самостоятельно посмотреть наличие нужного компонента.
«Диаэм» предлагает среды для клеточных культур – как для промышленных, так и для пилотных целей. Это среды фасовками от 1 литра: однолитровые поставляются в жидком виде, а все рассчитанное на больший объем – в порошке (поставляются смесь высушенных компонентов, рассчитанная на 10, 20, 50, 100, 200 литров – это сухой порошок который разводится до соответствующего объема).
Это бессывороточные среды для культивирования, самые популярные – для клеточных линий CHO, HEK293, Vero, PK15, BHK, MDBK, MDCK, гибридомов, клеток насекомых, для производства вакцин. Есть полный список, есть описание по каждому предложению – на сайте пока эта информация не отражена, но можно обратиться – в частности, к автору этого доклада, и специалисты «Диаэм» подберут необходимую среду. Для этого нужно только знать, с какими клетками работает пользователь и с какими средами он ранее работал, после чего можно подобрать соответствующую среду на замену.
Все это производит китайская компания Bioengine. Она занимается исключительно производством сред: это не консолидатор-перекупщик, а производитель, доступный онлайн, его сотрудники быстро отвечают на электронную почту.
Можно заказать пробники этой продукции, в некоторых случаях это доступно бесплатно: при необходимости следует обратиться в «Диаэм».
Компанией сформирована складская программа, в соответствии с которой на складе доступно много продукции для сферы биотехнологий.
В наличии есть лабораторные биореакторы – клеточные и бактериальные, пластиковая посуда в большом количестве: колбы, многоуровневые флаконы, пипетки, наконечники, планшеты и т.д.
Также поддерживаются достаточные запасы компонентов для микробиологических сред, и их можно заказать еще, как и пробники сред для эукариот.
На складе есть:
- шейкеры-инкубаторы для бактерий Multitron и Minitron без охлаждения и Multitron Standard (new) с охлаждением;
- шейкер-инкубатор Multitron для клеточных культур в комплектации для контроля углекислого газа, влажности, с регулируемой амплитудой, источником УФ света и охлаждением;
- шейкер-инкубатор микробиологический настольный ZHTY-50E;
- шейкер-инкубатор для клеточных культур ZCZY-ANS с контролем углекислого газа и влажности;
- шейкер для CO2-инкубаторов Celltron;
- биореактор Minifors для клеточных культур с объемом сосуда 3 л;
- биореактор Minifors для бактерий с объемом сосуда 6 л;
- биореактор Biocore QF 7 для бактерий с сосудом 7.5 л;
- колбы высокопроизводительные и стандартные.
По возникающим вопросам, связанным с подбором оборудования, комплектующих и расходных материалов следует обращаться в «Диаэм» к Кристине Яковлевой :
Тел. 7-916-378-29-12
Новость о вебинаре «Биотехнологическое производство: новые и «традиционные» товары, или Перспективы биотехнологии без европейского оборудования: культивирование в биореакторах различного типа»
Ссылки на остальные части вебинара:
С помощью личного кабинета Вы сможете:
Сравнение
