在现代生物制药和生物技术领域，反应器灌流技术正在变得越来越重要。这项技术不仅在提升生产效率、降低成本方面具有显著优势，还在保证产品质量和稳定性方面发挥着关键作用。
什么是反应器灌流技术？
反应器灌流技术是一种新兴的细胞培养方法，通过连续地向生物反应器中添加新鲜培养基，同时移除废液和代谢副产物，以维持细胞在最佳状态下进行高效生产。相较于传统的批次培养方法，灌流技术能够实现更高的细胞密度和产物产量。
反应器灌流技术的核心优势：
高效生产：灌流技术能够在较长时间内维持细胞的高活性和高密度，显著提高生产效率。连续生产模式减少了停机时间和设备清洗的频率，进一步提升了生产能力。
产品质量的提升：通过持续供应新鲜培养基和移除代谢废物，灌流技术能够保持细胞在最佳状态，确保产品的一致性和高质量。技术能够显著减少生产过程中的污染风险，提高产品的纯度和安全性。
成本效益：在高效生产的同时，灌流技术可以降低培养基和补料的消耗量，减少废液处理的成本。持续生产模式下，减少了设备和人员的需求，进一步降低了运营成本。
灵活性和可扩展性：灌流技术适用于各种规模的生产，从小规模的实验室研究到大规模的工业生产，都能灵活应用。可以方便地与自动化系统和在线监测设备整合，提升生产过程的智能化水平。
ATF和TFF区别：
在生物制药领域，ATF (Alternating Tangential Flow) 和TFF (Tangential Flow Filtration) 是两种常见的灌流技术，它们在设计和应用上存在显著差异。了解这两种技术的不同点，有助于选择最适合的工艺以优化生产过程。
ATF灌流技术，即交替切向流灌流技术，是通过交替改变流体方向来实现细胞和产物的分离和浓缩。其核心组件是一个中空纤维柱，通过一个泵的作用，使培养基在中空纤维柱内外交替流动，从而实现细胞和培养基的分离。具有高效分离，低剪切力的特点。
TFF灌流技术，即切向流过滤技术，是通过使流体平行于膜表面流动来实现分离。此技术利用切向流动减少膜表面的堆积物，从而提高过滤效率和延长膜的使用寿命。具有高效过滤和分离，灵活性强的特点。在上游细胞培养过程中，ATF是使用隔膜泵进行液体驱动，TFF往往使用蠕动泵进行液体驱动，这种泵的剪切力相对较大，对于长期细胞培养可能会造成不利的影响。
Samantha W等科学家通过将TFF使用剪切力较小的离心泵后实验比较了TFF和ATF的表现，发现此时ATF与TFF在细胞生长速率、活率、细胞直径等参数上表现一致。这表明TFF在搭配低剪切力的离心泵时，灌流过程中不会对细胞造成剪切力的影响，是能够替代ATF高效培养细胞的灌流技术。
APS自动灌流系统简介：
针对于市场上越来越多的灌流生产需求，Cytiva推出了Xcellerex自动灌流系统 (APS) 。Xcellerex APS是基于切向流过滤 (TFF) 技术和离心泵低剪切力的系统，专门用于灌流生产的需求。通过与Xcellerex XDR生物反应器的整合，Xcellerex APS可实现多种上游应用，包括经典稳态灌流、N-1灌流及结合超滤技术的浓缩补料灌流应用。为了证明APS设备可以有效的用于灌流生产进行高密度细胞培养，我们从搭建的APS小试设备开始，进行了从1 L玻璃罐，到APS搭配XDR50的35 L规模一次性系统的灌流培养。
在1 L的培养规模中，我们使用TFF技术与离心泵搭建的APS小试设备与规模相对应的ATF系统进行了对照实验，实验结果如下：
与ATF实验结果对比，使用TFF技术培养在培养前期 (day1-15) 保持相近的细胞活率，在细胞培养后期day20-24 TFF细胞培养活率仍保持在85%以上，维持了比较高的细胞活率，使用TFF培养在培养过程中细胞的副代谢产物乳酸量较低，保持了较低的副产物产量。表明了在小试规模中，TFF技术与离心泵搭建的APS小试设备是比较好的能够替代ATF技术进行高密度灌流生产的一个选择。
APS灌流案例分享：
在小试测试参数的基础上，我们将实验规模放大到了35 L。使用一次性生物反应器XDR50搭配APS进行了细胞灌流培养测试，在整个测试过程中APS的所有控制是在XDR的操控系统上集成并且操作完成的。实验结果如下：
APS细胞培养在day9生长到了95.5 M，进行了Cell Bleeding对细胞密度进行了控制，细胞活率维持比较高的水平，APS细胞培养过程中副产物乳酸的含量始终低于1.6 g/L，保持比较低的水平。
APS可以有效的用于灌流生产进行高密度细胞培养，与ATF技术相比，APS可以达到与ATF相同水平的长期的细胞高密度培养，同时保持比较高的细胞活率和较低的副产物乳酸含量，这也表明了在高密度灌流生产过程中，我们可以选择搭配TFF技术的APS系统进行生产，这为我们在生物制药领域的高密度细胞生产提供了新的方案。
在整个实验过程中，APS灌流设备保持了高效稳定的运行状态。设备的自动补液和废液排除功能有效减少了人为操作的误差和工作量，确保了大规模培养的一致性和可靠性。
在实验过程中，APS灌流设备的离心泵系统和精确的流速控制确保了设备在35 L规模下的稳定运行。设备的智能监控系统能够实时调整培养条件，确保细胞在不同规模下的生长环境一致。
通过本次应用案例测试，APS灌流设备的卓越性能得到了充分验证，APS灌流设备的成功应用将为生物制药公司带来更显著的经济效益。同时APS灌流设备也证明了TFF灌流技术其在生物制药和细胞培养领域中的卓越性能，尤其是在从小试到大规模放大的过程中，细胞保持了良好的平行放大性。感谢您的关注，期待我们分享更多成功案例！
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