传感器在一次性生物反应器培养系统中的应用

充足的氧气供应对于细胞周期中所有能量消耗过程的正常运行至关重要。一次性生物反应器在实验室规模化培养动物细胞中的应用主要表现在细胞培养过程中的有效通气是实现高细胞密度和高产品浓度的一项要求。一次性生物反应器可确保在1 升规模的动物细胞培养过程中提供充分的氧气供应和高生产率。

一次性生物反应器培养系统

在受控培养系统中，例如常见的搅拌罐生物反应器，气体供应自动化控制。通过调整搅拌、充气速率和/或氧饱和度的特殊控制级联用于规避氧气限制。然而，这种控制在普通的实验室细胞培养设备中是不可用的，这些设备主要由易于使用和低成本的设备组成。这些设备中的大多数是表面充气的，因此受到水平液面的限制。这通常会导致氧气供应受限；例如，使用传统的旋转瓶无法实现最佳细胞密度和产品浓度。一次性生物反应器是一种一次性的独立培养装置，它是为快速细胞培养而开发的，通过确保充足的氧气供应而无需使用复杂的设备和高搅拌速率。它易于使用，可实现具有成本效益的实验室规模细胞培养，建议的工作体积为 1 升。

一次性生物反应器的主要特点是集成的膜曝气和搅拌系统，可在细胞培养过程中实现气体传输。中空纤维膜缠绕在搅拌棒上，搅拌棒在尖端包含铁芯。搅拌是通过磁力驱动单元实现的。隔膜泵补充了设置；它将环境空气通过无菌过滤器送入中空纤维膜。在工作条件下，氧气和二氧化碳从中空纤维膜扩散到细胞悬浮液中。中空纤维的多重缠绕代表了（活性）曝气表面的巨大增加。因此，氧气不会限制细胞生长，与传统的转瓶相比，它的生产能力会更强。如果需要特殊气体，该组件可以放置在培养箱中（例如 CO2培养箱）。

在发酵和细胞培养过程中，溶解氧测量是保持细胞优化条件的重要环节。

在发酵器/生物反应器中的溶解氧水平过低，就会影响生长率、营养摄入、细胞形态和代谢物合成， 导致产量下降，较终产品质量偏低。 但如果水平过高，就会形成活性氧，氧化培养基的成分，造成细胞变异。 此外，在需要大功率压缩机注入空气的大型发酵器中，过高的鼓泡会造成能源的严重浪费。 因此，将溶解氧保持在要求的范围内是程序优化的关键。

只有当安装在发酵罐/生物反应器中的溶解氧传感器，其测量非常可靠的情况下，才有可能进行准确的氧气控制。 在传感器测量头位置聚集或覆盖的气泡，会对传感器信号产生噪音。 错误测量峰值或低谷可能会造成不恰当地调节鼓泡或补饲，引发控制发酵/细胞培养策略方面的问题。

工采网小编为大家介绍两款溶解氧传感器，KDS-25B是一款独特的原电池式传感器，是专门为水质控制而开发的。这款溶解氧传感器最显著的特点就是，使用寿命长，不受CO2影响。溶解氧传感器KDS-25B 使用特殊酸性电解液，阴极采用惰性金属金，阳极采用金属铅，氧气以扩散的方式通过氟树脂膜参与氧化还原反应，构成一种氧铅蓄电池，然后由内部电阻将氧化还原反应产生的电流转化成电压输出。产生的电流与溶解氧的浓度成正比，严格地来说是与氧分压成正比（溶解氧含量越高，透过氟树脂膜参与反应的氧分子越多）。

美国Global Water WQ-FDO光学溶解氧传感器测量正基于一种减毒的荧光信号测量在一个定义的时间框架。荧光染料是刺激的传感器膜由一个短波长光源。通过重新陷入被动状态,发出长波光线,这是记录为测量信号。如果氧接触染料通过扩散膜背散射光的周期缩短accord-ing样品的氧浓度。光学测量或多或少是一个高度精密的时间测量。为了处理这些时间尽可能精确测量,传感器光学校准光速。WQ-FDO被专门设计来满足环境的要求要求moni-toring和科学研究领域,提供长期的、准确和可靠的溶解氧mea-surement。传感器已经极低的电力re-quirements和4 - 20毫安输出使其适合纳入远程环境监测设施。想了解更多溶解氧传感器，欢迎咨询工采网在线技术工程师。

审核编辑：符乾江