大规模病毒生产装置—iCELLis®生物反应器
用于工艺优化的一次性生物反应器
亮点和优点：
★简化从前培养到终产品的工艺
★全集成式一次性生物反应器(集灌流、一次性处理、预安装校准探头于一体，无需额外的供氧装置)
★工艺开发更快，易于实现
★从研发到制造可实现线性放大
★与传统搅拌罐相比，高细胞密度固定床生物反应器结构紧凑，可显著增加容积生产率
★可大大降低运行成本和资本投入
概述：
iCELLis生物反应器是世界上全集成式高细胞密度生物反应器，结合一次性技术和固定床系统的优势，简化工艺。系统结构紧凑—，安装启用快速，易于使用，完美展现了新一代一次性生物反应器的优势。
iCELLis生物反应器的技术核心是使用紧凑型固定床并填充定制的载体（macrocarriers）。培养基质采用医疗级涤纶超细纤维，提供达 500m2 的有效面积（在25升容积内），供细胞生长用。这相当于3,000只细胞培养转瓶（每只1700cm2）的表面积。iCELLis配有预充装式载体。与使用微载体的标准搅拌罐式生物反应器相比，iCELLis技术大大简化细胞培养过程。它减少了大量的特定而又耗时的手动操作，从而缩短总的工艺时间，并且使细胞培养过程更加可靠。
通过固定床内的生物质繁殖，iCELLis可在很低细胞密度下进行接种。可明显减少前期培养步骤的数量和容积; 接种一个iCELLis500生物反应器（500m2细胞有效表面积），仅需20只细胞培养滚瓶(1700cm2) 即可。由于工艺简化，因此手动操作大幅减少，而且相关成本也明显降低。
通过采用内置式磁驱动叶轮，可实现细胞培养液循环均匀分布，从而保证剪切力低、细胞存活力强。细胞培养液自下而上流过固定床。在顶部，细胞培养液形成一层薄膜，从外壁上流下，它在外壁上吸收O2，以保证生物反应器内的高KLa。这种独特的瀑布式传氧作用，加上轻柔搅拌和生物质固定化作用，使得紧凑型iCELLis系统达到并保持高细胞密度—，这与大得多的搅拌罐式生物反应器的生产效率相当。
从细胞培养皿解冻到终产品的过程简化，是 iCELLis平台的核心。因为细胞固定在固定床上，而且 iCELLis 系统以灌注模式运行，所有在收获细胞时，无需离心力的作用。这种优势进一步简化了下游过程。
特点与配置：
※ 采用集成式混合系统，可实现细胞培养液循环均匀分布，剪切力低
※ 专用载体，特别适合细胞依附培养
※ 采用独特的瀑布式细胞培养液传氧作用，输氧能力强
※ 一次性生物反应器采用USP ClassVI刚性塑料制成，保证过程的可靠性
※ 2 cm至10cm的固定床模块化高度，提供多种大小规模的配置iCELLis生物反应器共有两种形式：
※ 用于可行性研究和小规模生产的iCELLisnano 系统
※ 工业规模化制造（可达500 m2）的iCELLis 500系统
表1:小规模和制造规模的iCELLis生物反应器的配置
iCELLis500生物反应器组成部分
1 探头支架 (T、pH、D.O.)
2 外壳, 顶部有8个孔(5进/3出); 培养液进/出、饲料进/出、NaOH、气体进/出、细胞/病毒
3 - 5 连接泵壳（5）并充装载体（4）的固定床支架。容纳载体（3）的顶部网格
6 - 7 整体式磁驱动叶轮（6）和泵壳护圈（7）
8 - 9 外壳、包括双夹套(9)的底部
过程控制系统：
设置要求：
系统规格：
iCELLis500生物容器的数据管理：
iCELLis500生物反应器通过全集成过程控制单元运行，其设计符合GAMP和21CFR Part11要求。它采用Wonderware研制的SCADA系统 (inTouch)操作，这种系统可为过程控制和数据采集提供大可用性。细胞培养批次过程中产生的数据和报警以Wonderware安全格式存储在本地硬盘上。系统包括一张附加网络界面卡及一个以太网端口，可将其与用户网络相连，并产生定制的数据历史记录。此外，在遇到意外事件时。通过向预定义用户发送短信或电子邮件，系统还可发出实时报警（选配）。PallLife Sciences IT专家可支持GMP环境下iCELLis过程控制系统的集成。
性能：
iCELLis系统的固定床是优化工艺的完美解决方案，它在保持很小容积的同时，提供了细胞生长的大表面积。在容积只有25升时，iCELLis的细胞生长面积可达500m2，与多架系统和转瓶的有效表面相比，相当于大幅减小了容积。表2表明，iCELLis500/500m2系统相当于有10个架的794个细胞培养室和 5,882细胞培养转瓶（每个转瓶850cm2）。
表2:iCELLis500系统内的有效表面积及与多架细胞培养系统（CF）/滚瓶（RB）的比较
除了减小容积外，与传统系统相比，iCELLis系统使用充装式固定床，可显著提高单位生产效率。为了证明iCELLis对细胞密度和生产效率的影响，我们在多条细胞培养线上进行了多次培养（表3）。结果清楚表明，iCELLis系统内部的生长基质是一种很有利的生长环境，这种环境与可控的细胞培养参数一起，可大幅增加生物质的繁殖以及各细胞产生的病毒微粒数量（单位生产效率）。附加实验表明，iCELLis生物反应器需要的适配协议有限，扩展简单容易，适合大多数哺乳类动物细胞培养线。
表3:采用iCELLis系统可达到细胞密度和单位生产效率要求（多条哺乳类动物细胞培养线）。与多架细胞培养系统（CF）/转瓶（RB）比较。
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