灌流培養用の固定ディップチューブを取り付けたFlexGro®バイオコンテナの再循環フローテスト
イントロダクション
灌流プロセスは、哺乳類細胞の従来のバッチおよび流加培養の代替として急速に採用されています。灌流システムの1つのタイプでは、バイオリアクターは、使用済み培地の交換が行われる再循環経路に接続されます。ロッカーバイオリアクターは、一般にウェーブバイオリアクターとも呼ばれ、シードトレインアプリケーションおよび100L範囲未満の必要な作業量での小規模タンパク質生産に人気があります。反応器の連続的な揺れ運動は、シングルユースのバイオコンテナの内部で波を生成し、問題のある高剪断条件を回避しながら、細胞培養の通気を可能にします。ただし、灌流モードでロッカーバイオリアクターを使用する際に一般的に遭遇する課題の1つは、再循環経路への空気の望ましくない移動です。閉じ込められた気泡は、灌流フィルターの有効性を損ないます。これは通常、接線流濾過（TFF）または交互接線流濾過（ATF）デバイスのいずれかを介して行われます。この技術情報は、再循環経路への空気の移動を防ぐように設計された新しい固定ディップチューブを介して灌流培養を可能にするソリューションを評価します。再循環ループに接続された50LFlexGro®バイオコンテナは、液体の量、ロッキングレート、ロッキング角度のさまざまな処理条件下で、閉じ込められた空気の存在についてテストされました。実験データは、液体量、ロッキングレート、ロッキング角度の関係についての洞察を提供します。これは、灌流システムの処理パラメーターの実証済みの許容範囲（PAR）を定義するのに役立ちます。
材料および方法
¼”x7/16″（ID x OD）アンカーディップチューブを組み込むように変更されたMeissner 50LFlexGro®バイオコンテナ（部品番号B12R00505-006）は、ロッカーバイオリアクター（GEHC、Wave Bioreactor 20/50システム）に取り付けられます。メーカーの指示に従って、染色水で満たし、空気で約1psiまで膨らませます。次に、透明なシリコーンチューブで構成される再循環流路が、入口チューブと出口チューブを相互接続することによって確立されました。蠕動ポンプ（ Masterflex®I / P）を使用して、8 L/minの一定の再循環流量を維持しました。テストのセットアップを図1に示します。6〜10°のロッキング角度、15〜35 rpmのロッキング速度、および10〜25 Lの液体量を組み合わせて使用して、再循環経路への空気の移動が発生したかどうかを判断しました。表1は、テストパラメータをまとめたものです。再循環経路は、試験された操作の組み合わせのそれぞれについて気泡の移動について視覚的に検査された。
結果と考察
図2に示すグラフは、空気の移動が発生する前のロッキング角度と作業量の関数として決定された最大ロッキングレートを示しています。最悪の場合の条件を表し、チューブを通る空気の移動を増幅するために、8 L/minの再循環流量が使用されました。仮説として、ロッキング角度、ロッキングレート、および作業量はすべて、チューブへの空気の移動に影響を及ぼしました。ロッキング角度とロッキングレートの増加は空気の移動の増加に寄与し、液体の量の減少も空気移動の増加につながりました。空気移動を防ぐには、2つの条件を満たすことが重要であるように思われました。まず、固定されたディップチューブは常に液面より下に沈められたままでなければなりません。第二にディップチューブ近くの液体は気泡を含むことができません。ボリューム、ロッキング角度、ロッキングレートの3つの動作パラメータはすべて、最初の条件が満たされているかどうかに影響しました。固定されたディップチューブはバイオコンテナの中心線に沿って配置されましたが、25 Lの最大作業容量が使用された場合でも、特定の条件下で空気閉じ込めが発生しました。ロッキングレートが十分に高くなると（8°以上の角度で30 rpmを超えると）、発生する慣性力によって波の大部分が中心線を超えて移動し、固定されたディップチューブの入口開口部より下の液面になります。 2番目の条件が満たされているかどうかの主な要因は、ロッキングレートです。より高いロッキングレートでは、攪拌の増加により乱流パターンが生じ、液体中に気泡が発生しました。この効果は、実際の細胞培養中に泡の発生によりさらに悪化する可能性があります。使用される50Lのバイオコンテナは、より小さな20Lおよび10LのFlexGro®バイオコンテナと比較した場合、最悪の場合の状態を表すと予想されます。
結論
中心線ディップチューブで変更された50LFlexGro®バイオコンテナは、使用される操作培養条件が空気の閉じ込めを回避するためにPAR内にとどまる場合、灌流アプリケーションでの使用をサポートします。灌流培養に適した操作パラメーターの通常の操作範囲（NOR）を定義するために、実際の細胞培養条件を使用して、さらに実験的な評価が必要になる場合があります。この技術情報に示されている結果は、灌流培養にFlexGro®バイオコンテナを採用するための最初のガイドとしてのみ役立つはずです。
詳細またはテストデータについては、 MeissnerFiltrationProductsにお問い合わせください。
