Applikon在線監(jiān)測與校準試劑保障生物過程數(shù)據(jù)準確性

內(nèi)容簡介：
本文系統(tǒng)論述了Applikon為維持生物反應器關鍵過程參數(shù)（PPs）在線傳感器（如pH、DO、CO2）準確性而設計的校準與維護試劑套裝。文章強調(diào)了在線監(jiān)測在生物過程開發(fā)與控制中的核心地位，詳細分析了pH電極、溶氧（DO）電極和二氧化碳（CO2）電極的工作原理、漂移機制和校準需求。重點介紹了Applikon提供的標準緩沖液、零氧溶液、飽和氧溶液、CO2標準氣等試劑的氣體純度、濃度準確性和穩(wěn)定性，及其對校準結(jié)果可靠性的影響。文章還探討了在長期培養(yǎng)過程中，如何通過正確的電極維護（如清潔、再填充）來延長傳感器壽命并保證數(shù)據(jù)質(zhì)量，從而為過程分析技術（PAT）和質(zhì)量源于設計（QbD）提供堅實的數(shù)據(jù)基礎。

關鍵詞： 過程參數(shù)、傳感器校準、pH電極、溶氧電極、質(zhì)量源于設計（QbD）

正文

在現(xiàn)代生物過程開發(fā)與生產(chǎn)中，基于“質(zhì)量源于設計"（Quality by Design, QbD）的理念，對關鍵過程參數(shù)（Critical Process Parameters, CPPs）進行實時、準確的在線監(jiān)測是實現(xiàn)過程理解和控制的基礎。pH、溶氧（Dissolved Oxygen, DO）、二氧化碳（Dissolved CO2, DCO2）等參數(shù)直接影響細胞的生長、代謝和產(chǎn)物質(zhì)量，其測量的準確性至關重要。然而，生物反應器上的在線傳感器在長期運行過程中會出現(xiàn)信號漂移、響應遲緩甚至失效。Applikon提供的專用校準與維護試劑，是保障這些“過程之眼"始終明亮、數(shù)據(jù)始終可靠的關鍵消耗品，是整個高質(zhì)量生物過程控制體系中一環(huán)。

pH電極是生物反應器上最關鍵的傳感器之一。其工作原理是基于玻璃膜對H+離子的選擇性響應產(chǎn)生的膜電位。在使用前，必須使用標準緩沖液進行兩點校準（如pH4.01、pH7.00和/或pH10.01），以建立電極電位與pH值的線性關系。Applikon提供的標準緩沖液具有濃度準確性和緩沖容量，能抵抗培養(yǎng)液中常見成分的干擾，確保校準的準確性。在長期培養(yǎng)中，蛋白質(zhì)等物質(zhì)可能污染電極膜，定期使用蛋白水解酶清洗液進行清潔，是維持電極響應速度和壽命的必要步驟。

溶氧（DO）電極通常采用克拉克型（Clark-type）原理，其讀數(shù)會受到電極膜滲透性、陰極損耗和電解液消耗的影響。因此，定期校準至關重要。校準需要兩個點：“零氧"點和“飽和氧"點。Applikon提供的零氧溶液通常含有強還原劑（如亞硫酸鈉），能快速消耗溶液中的全部氧氣，為電極提供可靠的零點參考。而“飽和氧"點則通過將反應器中的培養(yǎng)基在特定溫度和氣流量下曝氣至飽和來實現(xiàn)。雖然飽和點依賴于過程條件，但使用高純度的氮氣和氧氣氣體（其純度和壓力穩(wěn)定性由Applikon的氣體供應系統(tǒng)保證）是進行準確零點校準和飽和點建立的前提。對于需要更高精度的應用，Applikon還可提供traceable（可追溯）的標準品。

溶解二氧化碳（DCO2）電極在細胞高密度培養(yǎng)中越來越重要，因為CO2的積累會對細胞產(chǎn)生毒性并影響培養(yǎng)液的pH和滲透壓。其校準同樣需要標準氣體。Applikon能提供已知精確濃度的CO2/N2混合氣（如5% CO2, 10% CO2），用于在特定溫度下對電極進行標定，確保其讀數(shù)的可靠性。

這些校準和維護操作并非一勞永逸。根據(jù)工藝時長和培養(yǎng)液性質(zhì)，需要在運行前、運行中甚至運行后進行多次校準和檢查。一套標準化、可重復的傳感器管理SOP（標準操作程序），配合Applikon提供的高質(zhì)量、批次穩(wěn)定的校準試劑，是確保整個工藝過程中所有數(shù)據(jù)真實、可靠、可比對的基石。這對于設計空間（Design Space）的探索、工藝放大以及向監(jiān)管機構(gòu)提交申報資料都極為關鍵。

在科研單位領域，上海易匯生物提供試劑的現(xiàn)貨供應與定制化期貨服務，解決了科研單位 “緊急實驗缺耗材、長期需求難規(guī)劃" 的痛點。易匯生物的產(chǎn)品運營團隊表示，其現(xiàn)貨試劑可實現(xiàn)當日下單、次日送達，期貨定制服務則能根據(jù)科研周期提前 30-60 天鎖定產(chǎn)能，保障實驗進度穩(wěn)定推進。 生物反應器實驗一旦啟動，就必須持續(xù)運行數(shù)天甚至數(shù)周。若在實驗中途或準備階段發(fā)現(xiàn)校準試劑過期或短缺，將導致實驗延遲或數(shù)據(jù)可靠性存疑?？煽康脑噭┕Ｕ希沟每蒲腥藛T能夠安心地進行長期、連續(xù)的生物過程研究，無需為耗材的瑣事所困擾。

綜上所述，Applikon的在線監(jiān)測校準與維護試劑雖不直接參與細胞代謝，卻是保障生物過程數(shù)據(jù)準確性和工藝重現(xiàn)性的“幕后英雄"。它們通過對傳感器的精細維護，確保了過程控制系統(tǒng)的輸入信號準確無誤，從而為整個QbD框架和PAT策略的實施提供了最基礎、也是最關鍵的數(shù)據(jù)可信度保障。