英國(guó)Aber活細(xì)胞濃度在線分析儀技術(shù)交流

一、 品牌與產(chǎn)品概述

英國(guó)Aber Instruments有限公司是一家專注于生物過(guò)程監(jiān)測(cè)技術(shù)的高科技企業(yè)，自1989年成立以來(lái)，長(zhǎng)期服務(wù)于全球生物制藥、發(fā)酵工業(yè)及學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域。公司致力于為細(xì)胞培養(yǎng)和微生物發(fā)酵過(guò)程提供可靠的過(guò)程分析工具，其核心技術(shù)圍繞電容法測(cè)量原理展開(kāi)，該技術(shù)能夠有效區(qū)分活細(xì)胞與死細(xì)胞或其他顆粒，實(shí)現(xiàn)對(duì)生物反應(yīng)器中活細(xì)胞濃度（Viable Cell Density, VCD） 的在線、實(shí)時(shí)、無(wú)損監(jiān)測(cè)。

除了核心的電容法在線分析系統(tǒng)，Aber也提供基于其他原理的輔助監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，形成了一套從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到大規(guī)模生產(chǎn)的生物過(guò)程監(jiān)測(cè)解決方案。其產(chǎn)品線設(shè)計(jì)旨在滿足不同規(guī)模、不同通量和不同預(yù)算的用戶需求。

二、 主要產(chǎn)品與型號(hào)列舉

Aber的產(chǎn)品體系主要可分為在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)室用測(cè)量設(shè)備以及配套的附件與軟件。

1. 主要產(chǎn)品類型

? 在線活細(xì)胞濃度（電容法）分析儀

? 在線生物量（電導(dǎo)法）分析儀

? 實(shí)驗(yàn)室用手持式生物量傳感器

? 多通道并行微型生物反應(yīng)器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

? 原位取樣與離線分析接口系統(tǒng)

? 一次性使用（一次性生物反應(yīng)器用）電容傳感器

? 生物過(guò)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控軟件

? 傳感器校準(zhǔn)與驗(yàn)證套件

? 用于高壓滅菌的在線傳感器

? 適用于玻璃罐體的在線傳感器組裝件

2. 主要產(chǎn)品型號(hào)

? FUTURA系列：經(jīng)典的在線單參數(shù)（活細(xì)胞濃度）分析儀主力型號(hào)，如FUTURA Single。

? FLEXI系列：模塊化、可擴(kuò)展的多參數(shù)分析系統(tǒng)，可集成電容、pH、溶氧等傳感器。

? OPTURA系列：新一代在線及實(shí)驗(yàn)室用產(chǎn)品線，提升了信號(hào)處理與連接能力。

? OPTURA PALM：手持式、非侵入式的實(shí)驗(yàn)室用生物量（基于近紅外反射原理）測(cè)量?jī)x。

? BIOMASS SYSTEM 2100/2200：早期的生物量（總細(xì)胞）在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)型號(hào)。

? Aber® Micro：專為微型生物反應(yīng)器或多通道平行反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的小型化電容傳感器。

? Aber® S.U.B. Sensor：專為一次性生物反應(yīng)器（Single-Use Bioreactor）設(shè)計(jì)的預(yù)滅菌、即插即用型電容傳感器。

? AberLOG Data System：生物過(guò)程數(shù)據(jù)記錄與管理軟件。

? FUTURA-Duo：可同時(shí)連接兩個(gè)電容探頭的雙通道分析儀。

? Calibration Verification Kit：用于確保電容傳感器測(cè)量準(zhǔn)確性的標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證工具包。

三、 產(chǎn)品介紹與技術(shù)原理

以下選取兩個(gè)代表性產(chǎn)品進(jìn)行介紹：

1. FUTURA 單參數(shù)在線分析儀

產(chǎn)品介紹：FUTURA系列是Aber Instruments的核心在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，用于在生物反應(yīng)器生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)活細(xì)胞濃度進(jìn)行持續(xù)不斷的測(cè)量。它通過(guò)專用電纜與浸入反應(yīng)液中的電容傳感器探頭連接，將實(shí)時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至控制系統(tǒng)或記錄儀。

技術(shù)參數(shù)：

? 測(cè)量范圍：通常覆蓋0.1%至70%的細(xì)胞體積濃度，具體取決于細(xì)胞類型和探頭型號(hào)。

? 輸出信號(hào)：4-20 mA模擬量輸出及數(shù)字通訊接口（如Modbus）。

? 探頭耐受性：可耐受高壓蒸汽滅菌（SIP），適用于長(zhǎng)期在位滅菌的生產(chǎn)環(huán)境。

工作原理：

其核心基于電容法。當(dāng)對(duì)細(xì)胞懸浮液施加一個(gè)高頻電場(chǎng)時(shí)，活細(xì)胞的完整細(xì)胞膜會(huì)像微小的電容器一樣被極化，產(chǎn)生可測(cè)量的電容信號(hào)。而死細(xì)胞、細(xì)胞碎片或培養(yǎng)基中的其他非活性物質(zhì)的細(xì)胞膜已破損，對(duì)此信號(hào)貢獻(xiàn)極小。因此，儀器測(cè)得的電容值與樣品中活細(xì)胞的體積濃度成正比。

2. OPTURA PALM 手持式生物量測(cè)量?jī)x

產(chǎn)品介紹：OPTURA PALM是一款為實(shí)驗(yàn)室研發(fā)和工藝開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的便攜式設(shè)備。它無(wú)需取樣，可直接在培養(yǎng)瓶（如搖瓶）外部進(jìn)行快速測(cè)量，為研究人員提供細(xì)胞生長(zhǎng)趨勢(shì)的即時(shí)反饋。

技術(shù)參數(shù)：

? 測(cè)量原理：近紅外（NIR）生物反射技術(shù)。

? 測(cè)量深度：光信號(hào)可穿透培養(yǎng)容器壁并深入培養(yǎng)基約2.5厘米。

? 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：設(shè)備本地可存儲(chǔ)大量單次測(cè)量數(shù)據(jù)。

? 測(cè)量時(shí)間：每次讀數(shù)僅需數(shù)秒。

工作原理：

該設(shè)備發(fā)射特定波長(zhǎng)的近紅外光，光線穿透培養(yǎng)容器壁后進(jìn)入培養(yǎng)液。溶液中的細(xì)胞會(huì)將部分光線反射回來(lái)。檢測(cè)器接收反射光強(qiáng)度，該強(qiáng)度與光路中的細(xì)胞密度（生物量）相關(guān)，通過(guò)內(nèi)置算法計(jì)算出相對(duì)生物量單位。

四、 核心特點(diǎn)

綜合來(lái)看，Aber的活細(xì)胞濃度分析方案具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：

? 過(guò)程信息的直接性與實(shí)時(shí)性：在線電容法能夠每分每秒提供活細(xì)胞濃度的真實(shí)變化，無(wú)需等待耗時(shí)的離線取樣分析，有助于即時(shí)發(fā)現(xiàn)異常、優(yōu)化控制策略。

? 測(cè)量的區(qū)分能力：電容原理對(duì)完整細(xì)胞膜的特異性響應(yīng)，使其數(shù)據(jù)更能直接反映過(guò)程的“健康"狀態(tài)——即活細(xì)胞群體的動(dòng)態(tài)，而不僅僅是總細(xì)胞數(shù)。

? 適用于多種工藝場(chǎng)景：產(chǎn)品線覆蓋了從微型反應(yīng)器到大規(guī)模生產(chǎn)罐，從可重復(fù)使用的玻璃/不銹鋼罐到一次性生物反應(yīng)器，為用戶提供了連貫的技術(shù)方案。

? 支持工藝開(kāi)發(fā)與放大：實(shí)驗(yàn)室手持設(shè)備與在線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以相互參考，有助于建立從小試到生產(chǎn)的可靠工藝放大模型。

五、 應(yīng)用領(lǐng)域

Aber的分析儀在以下領(lǐng)域有較為廣泛的應(yīng)用：

? 哺乳動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)：在單克隆抗體、重組蛋白、病毒疫苗等生物制品的生產(chǎn)過(guò)程中，精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)CHO、HEK293等細(xì)胞的生長(zhǎng)與存活狀態(tài)，用于確定最佳補(bǔ)料時(shí)間、病毒感染時(shí)間點(diǎn)和收獲終點(diǎn)。

? 微生物發(fā)酵：在工業(yè)酶制劑、抗生素、氨基酸等產(chǎn)品的發(fā)酵中，監(jiān)控酵母、細(xì)菌等菌體的活細(xì)胞濃度，優(yōu)化發(fā)酵周期，提高產(chǎn)物得率。

? 細(xì)胞與基因治療（CGT）：在CAR-T細(xì)胞、干細(xì)胞等治療產(chǎn)品的擴(kuò)增工藝中，實(shí)時(shí)了解免疫細(xì)胞的生長(zhǎng)情況，對(duì)控制產(chǎn)品質(zhì)量和工藝一致性有幫助。

? 工藝開(kāi)發(fā)與優(yōu)化：在研發(fā)機(jī)構(gòu)的生物過(guò)程開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室，用于快速評(píng)估不同培養(yǎng)基、培養(yǎng)條件或細(xì)胞株對(duì)生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的影響，加速工藝開(kāi)發(fā)流程。

? 學(xué)術(shù)研究：在高校和科研院所的基礎(chǔ)生命科學(xué)研究中，作為精確量化細(xì)胞生長(zhǎng)的手段，用于生理學(xué)、代謝工程等研究。

總結(jié)

英國(guó)Aber Instruments提供的活細(xì)胞濃度在線分析技術(shù)，通過(guò)電容法等原理，為現(xiàn)代生物制造提供了一個(gè)關(guān)鍵的“過(guò)程感知"窗口。其從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線的產(chǎn)品組合，使研究人員和工程師能夠更清晰地洞察細(xì)胞培養(yǎng)過(guò)程的“黑箱"，從而在提升工藝?yán)斫?、保證產(chǎn)品一致性、提高生產(chǎn)效率和降低風(fēng)險(xiǎn)方面發(fā)揮作用。在實(shí)際選型和應(yīng)用中，需結(jié)合具體的細(xì)胞類型、工藝規(guī)模、反應(yīng)器類型及數(shù)據(jù)整合需求進(jìn)行綜合考慮。