均相反应器

背景介绍环氧苯乙烷又称氧化苯乙烯，可用作环氧树脂稀释剂、UV-吸收剂、增香剂，也是有机合成，制药工业、香料工业的重要中间体。如环氧苯乙烷催化加氢制得的β-苯乙醇是玫瑰油、丁香油、橙花油的主要成分，广泛应用于食品、烟草、肥皂及化妆品香精。 二、传统工艺分析环氧苯乙烷工业上主要通过卤醇法和过氧化氢催化环氧化合成。卤醇法由于其能耗高，污染重，是一个急需改进的工艺；而借助有机金属催化进行的过氧化氢环氧化因其环保，无污染等优点，使得该工艺具备广阔前景。但其缺点也很明显，反应时间过长，过氧化氢用量过大，制约了其工业化应用。 三、连续流工艺探讨福州大学的连续流专家郑辉东团队就苯乙烯环氧化进行了一系列连续流研究，希望借助微反应器技术解决苯乙烯催化环氧化存在的问题。首先作者对2,2,2 -三氟苯乙酮的催化机理作了探讨。氟原子是一个良好的吸电子基团，2,2,2-三氟苯乙酮能与MeCN和H2O2反应后，生成一个更具活性的五元环氧化剂中间体，稳定这种过渡态是提高反应转化率和选择性的关键。?接着郑教授团队用该催化剂进行了釜式工艺的对照实验，确定了反应的催化剂，溶剂及缓冲液体系（如上图所示），并完成了20mmol的放大实验。这里，作者进行了釜式条件下，反应时间和转化率相关性的研究，如下：结果表明，只有通过延长反应时间至5小时，且增加反应浓度（减小反应体系的溶剂和缓冲液用量），才能得到90.3%转化率，95.7%选择性（Fig 1b）；此外，过氧化氢的用量需4个当量。作者分析原因，认为是非均相反应放大过程中，两相无法快速有效地混合以及换热效率低下导致局部反应差异化过大所致。因此，作者希望借助Corning 反应器高效优异的传质传热特性来解决这一问题。作者根据釜式工艺，在筛选优化了反应温度，催化剂比例，溶剂配比和流速等参数后，最终确定以模式3进行连续流环氧化，如下图所示，在模式3下，反应在80℃，背压8bar，总流速30ml/min，缓冲液流速8.5ml/min，通过过氧化氢的二次进料以及首次反应液的二次反应，可实现96.7%转化率，95%选择性，最终收率可达91.8%。整个反应耗时仅需3.17min，与釜式工艺的5小时相比，反应时间大大缩短，且反应效果更好（釜式工艺下，转化率仅90.3%），此外过氧化氢用量减小至3个当量。究其原因在于Corning反应器独特的心形结构设计，从而大大强化了反应过程中的传质和传热，使得反应速度大大提升。实验结论：●通过Corning连续流反应器发展并优化出一种新的苯乙烯环氧化工艺；●使用该连续流工艺，可获得较之釜式更为优异的反应结果，转化率96.7%，选择性95%；●该连续流工艺反应耗时更短（3.17min），安全性更高；●该工艺可以无缝放大，非常适合苯乙烯环氧化的工业化应用。参考资料：Journal of Flow Chemistry (2020). DOI:10.1007 /s41981 -019-00065-62018年9月5日，福州大学和美国康宁公司就微反应器应用创新达成战略合作伙伴协议，成立了福州大学-康宁反应器应用认证实验室。这是美国康宁公司在中国高校系统搭建的第一家反应器应用认证实验室，也是全球第6家反应器应用认证实验室。福州大学是国家“双一流”、国家“211工程”重点建设大学。石油化工学院在坚持发展创新的同时，一直把环保和安全作为专业教育的重要内涵，同时积极推进“产学研”深度融合，实现了多方的互利共赢、共同发展。福州大学-康宁反应器应用认证实验室成立一年多，在郑辉东教授的带领下，完成了多项研究，实验室成果的技术转化正在稳步推进中。康宁反应器技术有限公司版权所有未经许可，不得做任何形式的转载和出版

中国上海，2013年3月27日，康宁公司微通道反应器(Corning Advanced-Flow™ Reactors –AFR)技术进入中国市场两年多来，受到国内医药化工和精细化工领域的广泛关注和喜爱。3月27日在这春意盎然的季节，康宁公司在上海迎来了第三届康宁反应器技术客户交流年会。七十多家研发和生产企业，一百五十多名代表齐聚一堂，聆听该领域专家的精辟演讲和部分用户代表的精彩的经验交流。　　康宁高通量-微通道连续流反应器技术是康宁公司十多年技术创新的一个重要成果。意在打造高效、清洁、安全的连续流化学合成的全新技术平台。其独特的反应器功能模块的专利设计，卓越的传质和传热性能以及优异的耐腐蚀性使得多种化学反应能够在几秒钟到几分钟时间内顺利完成 。康宁的微通道反应器系列确保用户实现从实验室研发到大规模量产的无缝对接， 彻底解决了传统反应器化工研发到生产的放大问题。AFR反应器模块非常低的反应物持液量消除了传统反应放大生产中大量反应物囤积的安全隐患。不管是作为实验室的工艺开发平台技术，还是用作多用途化学品规模化生产，都使得该反应器生产更安全并易于操作。康宁反应器独特的模块化组合设计，使得反应器构架更加灵活地满足多种化学工艺的要求。康宁提供的从透明的特种耐压玻璃到特种碳硅陶瓷系列反应器产品，实现了工艺研发高度可视性和规模生产的可靠的完美结合。今天康宁反应器在欧美地区和亚太地区，不但用于医药化工中间体的研发和生产，而且也备受精细化工和特种化学品研发和生产行业的青睐。　　康宁公司大中华区总裁兼总经理李放先生首先欢迎到会者参加这一年度盛会， 并借此机会和大家分享了康宁五大产业(显示技术、光纤光缆、特种材料、环境科技、生命科学)在大中华区近年来所取得的喜人成果。李放强调“康宁微通道反应器技术前年落户中国，致力于帮助国内化工企业完成工艺技术装备的升级，实现‘高效、清洁、安全’的医化和精细化工十二五目标”。美国康宁公司高级副总裁，负责全球研发的Calabrase博士给与会者介绍了康宁160多年的创新文化和重大创新成果。他强调康宁高通量-微通道反应器是康宁10年来持续研发投入的成果之一。康宁反应器技术全球业务总监姜毅博士感谢所有到会者，特别感谢国内一批“敢吃螃蟹”技术引领企业。 正是由于他们的勇敢和睿智以及对新技术不倦的追求和努力， 康宁微通道反应器应用技术短时间内在国内才得以快速成长。在过去的18个月，康宁已经成功完成了从G1(每年80吨通量)工艺开发到G3(每年1000吨通量)和G4 (每年2000吨通量) 的工业化示范的重要里程。　　中科院过程所(北京)的杨超教授在专家报告中阐述了多相化学反应中过程强化的重要性以及微通道反应器的潜在优势。杨教授说：“目前很多化学反应，特别是非均相反应体系，由于传统反应器传质-传热效率低， 造成反应时间长，选择性差， 安全隐患多。微通道反应器高效的传质和传热效率，以及超高的非均相相接触面积，使得人们不再担心反应的放热效应，反应得以在短时间内高效安全地完成。”　　早年执教于中国科技大学化学系，现为浙江普洛医药高级顾问的刘志滨教授带着他多年教学、研发和工业化生产的丰富经验和实际体会，以及对国内有机合成技术提升的迫切愿望，极力推进高效的微通道反应技术。当他亲眼见证了这项新技术从实验室研发到1000吨规模放大-无放大效应的全过程后，刘教授感慨地说：“这是一项给化学合成带来革命的新技术，是摆脱这么多年一直困恼传统精细化工产业合成技术提升的一个有效方案。从研发到生产的无放大效应会大大加快我们国家从研发到成果产业化的步伐和效益。”　　来自康宁法国的康宁反应器技术全球首席工程师Guidat Roland 先生汇报了欧洲微通道反应器技术的发展和应用现状。欧洲一直在领导微通道反应器技术开发和应用。Guidat先生提醒到会者务必做好接受这一新技术的准备。部分欧洲公司也很关心中国化学品定制加工企业对此技术的衔接，因为用连续流微通道反应器开发的越来越多的实验室工艺需要在连续流微通道反应器生产平台上得以实施。尽早掌控这一新技术生产平台无疑增强订单竞争力。　　部分康宁反应器用户也交流了他们在过去一年里应用康宁反应器所取得的喜人成果和经验。中石化南化集团研究院黄伟所长汇报了他们在去年成功开发AFR氯苯硝化工艺基础上，又在特种橡胶助剂AFR工艺开发所取得的喜人进展。北京乐威医药集团谷杰博士介绍了他们继去年成功开发年产30吨医药中间体GMP生产工艺后，又继续引进康宁AFR实验室反应器平台，在欧美推广连续流合成工艺开发服务，受到客户欢迎。其它用户也交流了他们的体会和经验。　　5家康宁反应器的系统设备(泵，温控)国内和国际配套厂商也参加了此次交流会。配套设备供应商不但在大会上详细介绍了他们的产品，同时也现场回答了用户和潜在客户的技术和使用问题，解决了客户的后顾之忧。　　关于康宁公司　　康宁公司(www.corning.com) 是特殊玻璃和陶瓷材料的全球领导厂商。凭借着160多年在材料科学和制程工艺领域的知识，康宁创造并生产出了众多关键组成部分，这些组成部分被用于高科技消费电子、移动排放控制、通信和生命科学领域。我们的产品包括用于LCD电视、电脑显示器和笔记本电脑的玻璃基板 用于移动排放控制系统的陶瓷载体和过滤器 用于通信网络的光纤、光缆、以及硬件和设备 用于药物开发的光学生物传感器 以及用于其它一些行业，例如半导体、航空航天、国防、天文学和计量学的先进的光学和特殊材料解决方案。　　关于康宁中国　　康宁积极参与中国的发展已有30多年，以其专业人才及本土知识开发并应用突破性的技术从而改善了人们的生活。今天，康宁在中国的投资与该地区新兴市场的趋势紧密结合，在大中华区的总投资额已达30亿美金，员工总人数超过5，000人。 请访问www.corning.com.cn,了解更多关于康宁中国的信息。　　关于康宁反应器技术在大中华地区推广　　康宁正在大中华地区努力帮助众多医药化工和精细化工企业以及相关科研院所进行微通道连续流反应工艺的技术可行性认证，并且帮助企业迅速培训微通道反应的技术人员，支持他们进行连续流工艺优化,和工业化示范试验。让更多人见证这一新技术的成效，尽快享受这一新技术给企业清洁安全高效生产和社会效益所带来的回报。　　如果您想了解康宁反应器技术以及康宁反应器在研发和生产中的应用实例，请访问康宁公司相关网页www.corning.com/reactors 如果您想和康宁反应器技术人员探讨有关工艺的技术可行性，请与我们联系 0519-8118391或通过邮件 reactor.asia@corning.com 康宁将竭诚为您服务。

康宁用“心”做反应研究简介农药微胶囊化是减少环境污染、防止有效成分受到外界因素干扰，提高药效的一种有效方法。目前，常见的有关农药微胶囊的制备以界面聚合法、原位聚合法、凝聚法和溶剂挥发法为主，其中界面聚合法最为常见。界面聚合法通常使用机械搅拌釜式反应器，其具有一定的局限性。由于工艺放大效应和反应的不均匀性，颗粒尺寸大小分布难以精确调整，导致批次之间的重复性差，产品的稳定性低，缓释行为的可控性低。连续流技术可以利用流动液体的剪切力将另一种流动的不相容液体分散成微小液滴，随后这些液滴在微通道中凝固形成颗粒。微通道反应器具有以下优点，非常适合微胶囊的制备。高效传质和传热，有利于物料/颗粒的均匀分散和稳定性；通道尺寸小，精确控制反应参数从而实现对胶囊尺寸、孔隙率、表面形态等的控制，进一步实现其壳厚及药效缓释行为；操作简单扩展性大、清洗方便；康宁AFR无放大效应，可以满足工业化生产要求；有利于提高实验室到工业化生产过程的效率和产品质量稳定性。12月6日南京林业大学的顾晓利教授课题组发表在ACS期刊上的“基于微通道技术，采用4,4-亚甲基二苯二异氰酸酯(MDI)和乙二胺(EDA)界面聚合法制备了二甲戊乐灵微胶囊”，相信可以为读者带来一定的启发。作者研究结果表明，在康宁AFR“心型”微通道反应器中制备的二甲戊乐灵微胶囊表面光滑、单分散性好、包封率高（96.7%），并具有良好的热稳定性。图1. 二甲戊乐灵微胶囊的形成机理1. 微反应1中乳化液滴的形成当分散相流体（将100g二甲戊乐灵加热至60°C以完全熔化，并与5g二苯基甲烷-4,4' -二异氰酸酯(MDI)均匀混合）与微通道I中的连续相流体（90°C下，将5g聚乙烯醇（PVA）和5g表面活性剂SP-27001（苯乙烯马来酸酐共聚物的酯化合物））溶解在90g的去离子水中）接触时，分散相在剪切和挤压力的作用下迅速分散成微小的液滴。同时，在表面活性剂的乳化作用下，得到了由二甲戊乐灵和MDI连续相组成的稳定乳化液滴。2. 微反应II中聚脲壳的形成在进入微通道II后，液滴内的MDI和水溶液中的乙二胺（EDA）在液滴界面上进行界面聚合反应，在二甲戊乐灵核周围固化形成均匀的聚脲壳。图2. 聚脲壳形成的反应方程聚脲壳形成的反应方程如上图所示。聚脲的合成是基于MDI中异氰酸基和EDA中氨基。当水包油(O/W)乳液与EDA水溶液接触时，分散相的MDI单体向油−水界面扩散，与EDA单体在很短的时间内反应形成聚脲。生成的聚脲在表面沉淀，逐渐形成包裹液滴的球形薄膜。随着聚合过程的进行，分子链的长度增加，积累了更多的聚脲，增加了膜层的厚度，最终成为完整的聚脲壳。3. 交联反应形成微胶囊此外，聚脲分子之间可以同时发生交联反应，这使聚脲壳更加紧凑和完整。图3. 微胶囊形成过程机理简图研究过程微通道反应器中工艺条件优化作者研究了微通道结构、反应温度、表面活性剂类型和流体流速的影响。一、微通道结构的影响微通道的结构对液-液非均相的流动状态以及乳化液滴的形成有显著的影响。在不同微通道中制备的二甲戊乐灵微胶囊的粒径分布如下图所示图4. 不同微通道中制备的二甲戊乐灵微胶囊的粒径分布.(a)康宁心型微通道、(b)Y形、(c)T形的微通道制备的微胶囊的粒径分布从图中可以清楚地看出，康宁AFR“心型”微通道制备的微胶囊的分布呈正态分布，且分布范围较窄。由于康宁反应器独特的“心型”微通道结构设计，当分散相和连续相流体进入心形单元时，在“笑脸”结构扰流挡板障碍的作用下，分为两条不同流动方向的支流，两条支流沿微通道流动，在心尖附近再次收敛，流入下一个心形单元。在这一过程中，分散相和连续相通过分散和重组相互扩散和混合，在一个模块中重复了多次。在T形或Y形通道中，分散相和连续相流体向不同的方向流动，只发生了一次碰撞。因此，应用康宁AFR“心型”微通道反应器制备得到的微胶囊具有尺寸均匀、单分散性好等突出优点。图5.不同结构的微通道示意图。(a)康宁心形微通道、(b)Y形、(c)T形的微通道二、表面活性剂的作用表面活性剂能促进分散相和连续相的相互混合，形成完全分散的乳化液，并能防止壳形成后微胶囊的聚集。本文研究探讨了SP-27001、601（三苯基苯酚乙氧基酸）、木质多磺酸钠等不同类型的表面活性剂对二甲戊乐灵微胶囊制备的影响。最终确定表面活性剂SP-27001与聚脲具有良好的吸附性和相容性，有利于保持乳化液的稳定性，抑制液滴的快速聚集。三、温度的影响在不同反应温度(60、65和70°C)下制备的二甲戊乐灵微胶囊都呈球形。图6. 在不同温度下制备的二甲戊灵微胶囊的生物显微镜图像：(a) 60, (b) 65, and (c) 70°C.65℃的微胶囊形态最合适。当温度在60°C时，由于二甲戊乐灵的熔点(56−57°C) 较低，当乳液接触微通道中的冷EDA水溶液时，较低的反应温度会使核心材料更容易结晶和沉淀，部分二甲戊乐灵没有被包封，以晶体的形式分布在微胶囊外。当温度在70°C时，由于热力学扩散效应的加速，加快了聚合反应的速率，微胶囊之间粘附聚结，均匀性变差。四、 二甲戊乐灵微胶囊的大小及形态控制1、粒径作者重点研究了Qc（连续相的流速）对二甲戊乐灵微胶囊粒径的影响。图7.Qc（连续相的流速）对二甲戊乐灵微胶囊粒径的影响如图7所示，微胶囊的平均直径随Qc的增加而增大。当Qc小于3mL/min时，由于连续相对分散相的挤压和剪切作用减弱，难以获得稳定的O/W乳化液滴，没有得到微胶囊。2.包封率当Qc从3mL/min改为5mL/min时，微胶囊的包封率从63.4%提高到96.7%。但当Qc大于5mL/min时，微胶囊的包封率随着Qc的增加逐渐降低。图8.Qc（连续相的流速）对二甲戊乐灵微胶囊包封率的影响作者认为，这一趋势与分散相中二甲戊乐灵的损失有关。当连续相的流速较低时，其在连续相中难以分散并迅速沉降。而当连续相的流速较高时，较多的二甲戊乐灵溶解在水中，而分散相中活性成分的浓度相对较低。在这两种情况下都将导致微胶囊的载药量和包封率不佳 。3.形态由于Qs的流速决定了亲水单体EDA和亲脂性单体MDI的比例，影响了聚脲壳层的聚合反应，所以不同Qs值产生的微胶囊形态有显著差异。图9.不同Qs的流速下微胶囊的SEM图像：(a) 0.3, (b) 0.5, (c) 1.0, and (d) 2.0 mL/min.图9结果可以得出当Qs在0.5mL/min时，微胶囊具有规则的球形，表面光滑，均匀性高(图b)，有助于构建有效的控释配方。二甲戊乐灵微胶囊的释药行为和生物性能作者进而研究了二甲戊乐灵微胶囊的释药行为和生物性能。结果表明：通过改变EDA水溶液的流速造成的表面形态的变化，可以调控微胶囊的释放行为；由相同浓度下不同Qs值制备的二甲戊乐灵微胶囊，对杂草的总茎控制效果和鲜草减重效果与二甲戊乐灵EC（市售品）相当；而当Qs分别为0.5或1.0mL/min时，其微胶囊对宽叶杂草的茎控制效果明显高于二甲戊乐灵EC（市售品）。表1. 不同Qs值制备的二甲戊灵微囊对禾本科杂草和阔叶杂草（A、B、C、D分别为：0.3 mL/min、0.5 mL/min、1.0 mL/min和2.0 mL/min）的茎部控制效果表2.用不同Qs值制备的二甲戊灵微囊对杂草（A、B、C、D分别为：0.3 mL/min、0.5 mL/min、1.0 mL/min和2.0 mL/min）的总茎控制效力和鲜草减重效果结果讨论本研究中由于MDI和EDA的高反应性，即使在液滴完全形成之前，壳体也可能立即生成，会导致微通道堵塞。为了克服这个问题，含有MDI的分散相和连续相通过两个柱塞泵注入微通道I，EDA水溶液通过另一个柱塞泵注入微通道II；连续相（Qc）、分散相（Qd）和EDA水溶液（Qs）的流速分别优化为5、5和0.5 mL/min。微通道反应器的温度保持在65°C，流体在微通道中的停留时间为30分钟；外壳生长完成后，经过洗涤和干燥，最终获得的二甲戊灵微胶囊产品为水悬浮液形式；由于形成的乳液可以在较宽的工艺参数范围内保持稳定，因此对连续相和EDA水溶液的流速进行微调，以制备具有不同尺寸和形态的微胶囊；作者预测，由于避免了使用有毒的有机溶剂，二甲戊乐灵微胶囊更加环保，作为一种创新的控释制剂，且对宽叶杂草的抑制效果更佳，具有巨大的市场潜力，可以取代现有市场上二甲戊乐灵EC在农业中的应用。参考文献:ACS Omega 2021 December 5编者语康宁微通道反应器的本质安全、高效传质传热和无缝放大的技术优点，在精细化工和医药化工领域已被广泛认可。我们欣慰地看到康宁微通道反应器在农药制剂领域有新的应用拓展，也希望康宁微通道反应技术在农药、医药制剂、化妆品等领域涌现出更多创新的研究成果。

本篇承接上文。《使用ReacSight增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制（上）》（点击查看）。《使用ReacSight增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制（中）》（点击查看）。2.4 探索营养缺乏对健康和细胞压力的影响荧光蛋白可以作为报告物来评估细胞的表型特征，也可以作为条形码来标记具有特定基因型的菌株。再加上生物反应器阵列的自动细胞仪，这种能力扩展了可能的实验范围：在动态控制环境中的多重菌株特性和竞争（图 4a）。事实上，一些荧光蛋白可用于基因分型，其他可用于表型分型。然后，自动细胞仪（包括原始数据分析）将提供关于不同菌株之间竞争动态和每个菌株的细胞状态分布动态的定量信息。根据实验的目标，这些丰富的信息可以反馈给实验控制，以适应每个反应器的环境参数。作为可以进行此类实验的概念的第一个证明，作者开始探索营养缺乏对健康和细胞压力的影响（图 4b，左上角）。微生物群落中的不同物种根据其代谢多样性或专业性有不同的营养需求，因此它们的适合性不仅取决于外部环境因素，还取决于群落本身通过营养物质消耗、代谢物释放和其他细胞间耦合。与分批竞争分析相反，连续培养允许控制这些因素。例如，在恒浊器培养基中，营养素的可用性取决于营养素供应（即输入介质中的营养素水平）和细胞的营养素消耗（主要取决于 OD 设定值）。作者使用组氨酸营养不良作为营养缺乏的模型：对于 his3 突变细胞，组氨酸是一种必需的营养素。通过将 his3 突变细胞与野生型细胞在不同 OD 设定值和喂养介质中不同组氨酸浓度下进行竞争，可以测量营养缺乏如何影响适应性（图 4b，右上角）。在这两个菌株中使用应激报告子也可以了解营养缺乏情况下适应性和细胞压力之间的关系。作者将重点放在未折叠蛋白反应 （UPR）应激上，以研究营养应激是否会导致其他事先无关的应激类型，这将表明细胞生理学中的全局耦合。组氨酸浓度为 4µM 时，在考虑的 OD 设定值（0.1-0.8）范围内，his3 突变细胞被野生型细胞强烈竞争（图 4b，左下角）。当浓度为 20µM 时，情况不再如此。在这种浓度下，野生型细胞的生长速度优势在 OD 设定值 0.6 以下接近零（剩余组氨酸足以使 his3 突变细胞正常生长），在最大 OD 设定点 0.8 时超过 0.2 h −1（剩余组胺过低，限制了 his3 突变体细胞的生长）。因此，对于这种营养供应水平，细胞的营养消耗水平对 his3 突变细胞的适应性有很大影响。4µM 到 20µM 之间 的这种定性变化与组氨酸的单个高亲和力转运体 HIP1 的 Km 常数报告值 17µM 高度一致。此外，因为组氨酸浓度为 4µM 的野生型和突变型细胞之间的生长速度差异接近甚至超过野生型细胞通常观察到的生长速度（在 0.3 到 0.45 h −1之间， 取决于 OD 设定值），作者得出结论，突变细胞在这些条件下完全生长。UPR 数据显示，在组氨酸浓度为 20µM 的所有 OD 设定点上，突变细胞和野生型细胞之间几乎没有差异，但在组氨酸含量为 4µM 时，突变细胞中的 UPR 反应明显激活 （图 4b，右下角）。因此，看似相似的生长表型（例如 4 和 20µM OD 为 0.8 的突 变细胞）可能对应于不同的生理状态（如不饱和蛋白反应应激水平的差异所揭示的）。此外，为了展示基于菌株丰度数据的环境反应控制，作者着手动态控制两个菌株的比率。控制微生物培养物的组成和异质性有望实现更有效的生物加工策略。作者推断，当两种菌株中的一种对组氨酸具有营养缺陷时，培养物的 OD 可以用作方向盘。事实上，组氨酸生物合成突变生长速率在 20µM 的中等组氨酸浓度下对 OD 的强烈依赖性（图 4b，左下角）意味着可以通过切换恒浊器培养物的 OD 设定值来动态控制其生长速率。此外，如果这种菌株与组氨酸原营养菌菌株共同培养，但以 OD 独立的方式生长较慢，则可以实现两种菌株比率的双向控制（图 4c，左）。作者利用繁重的异源蛋白分泌构建了这种菌株。然后，作者构建了一个简单的模型来预测组氨酸营养不良菌株的（稳态）生长速率差异。将此模型用于模型预测控制和 ReacSight 事件系统，作者可以以完全自动化的方式在平行生物反应器（图 4c，右）中保持两种菌株的不同比率。然而，作者注意到稳态误差的系统存在。这种行为可能是由于慢菌株的生长速度意外恢复所致。由于在特征化实验中未观察到这种行为，作者假设这种差异是由于特征化或对照实验中使用的氨基酸供应混合物的组成不同（除了组氨酸外，Sigma 的组氨酸缺失补充物比 Formedium 的完整补充物更丰富）。图 4 探索和利用适应性、营养缺乏和细胞应激之间的关系。a 由于共培养、自动细胞仪和反应性实验控制，结合单细胞基因分型和表型分型的实验得以实现，以实时适应环境条件。b 左上角：必需营养素的可用性（例如 his3 突变株的组氨酸）取决于环境供应，也取决于通过营养素消耗的细胞密度。营养素供应不足会阻碍生长速度，并可能引发细胞应激。右上角：实验设计。野生型细胞（标记为 mCerulean 组成表达）与 his3 突变细胞共同培养。这两个菌株都含有一个 UPR 应激报告基因 mScarlet-I 的驱动表达。自动细胞仪能够将单个细胞分配 给其基因型，并监测菌株特异性 UPR 激活。这两种菌株相对数量的动态可以 推断突变细胞和野生型细胞在每种情况下的生长速度差异。左下图：两种不同介质组氨酸浓 度下突变细胞适应度缺陷的细胞密度依赖性。虚线表示野生型增长率对 OD 设定值的近似依赖性。右下角：每种情况下的菌株特异性 UPR 激活。c 左：双应变联合体的原理，其组成可以通过 OD 控制来控制。右：实施和演示。异源难折叠蛋白的分泌被用作营养独立的慢生长表型。使用模型预测控制和 ReacSight 事件系统对 OD 设定值进行动态控制，类似于图 3b （参见方法）。在时间 0 时开始蓝光，并在整个实验期间保持亮起，以诱导慢 his+菌株的慢 生长表型。作者注意到系统存在稳态误差，测得的比率低于目标值。在补充注释 3 中，作者 研究了限制控制性能的机制（慢生长表型的不稳定性、菌株识别错误和模型中未考虑的延 迟），还提供了其他控制实验的结果。源数据作为源数据文件提供。2.5 ReacSight是一种通用策略：通过吸液功能增强平板阅读器为了说明 ReacSight 的通用性，将其作为通过连接实验室设备来生长细胞和 /或测量细胞读数以及吸管机器人来创建实验平台的策略，作者将 Tecan 平板阅读器与 Opentrons 吸管机器人连接起来（图 5a）。移液机器人和驱动读板器的计算机通过 Flask 连接。因为无法访问平板阅读器的 API，所以再次使用了基于 pyautogui 的“点击”控制策略。在第一个应用中，作者使用移液机器人在生长条件下长时间保持细菌细胞数量。更具体地说，大肠杆菌临床分离物在两种不同的培养基（M9 葡萄糖加或不加 casamino 酸）中生长，并存在不同浓度的头孢噻肟（CTX），一种β-内酰胺抗生素。由于β-内酰胺酶的表达，所选菌株对头孢噻肟处理具有耐药性。它对 CTX 的最低抑制浓度为 2 mg/L。当细胞群 OD 的中位数达到目标水平时，介质将按照补偿蒸发的策略更新（图 5b，左）。通过所选策略，作者能够在至少 15 代细胞中 保持 OD 中值接近所选目标（0.05 或 0.1）（图 5b 右图）。有趣的是，作者观察到，当用 1 mg/L 头孢噻肟处理时，细胞在葡萄糖+酪氨酸钠中的抵抗力比单独在葡萄糖中更好。这有些令人惊讶，因为β-内酰胺类抗生素通常对快速生长的细胞有更强的影响。在第二个应用中，作者使用该平台测试了在不同细胞密度下应用第二剂量头孢噻肟的效果。这些实验在概念上非常简单，但其结果很难预测。低浓度头孢噻肟抑制参与细胞分裂的 PBP3 蛋白，从而导致细丝形成，而高浓度头孢噻肟则抑制参与细胞壁维持的 PBP1 蛋白，并导致细菌溶解。由于成丝作用，即使没有细胞分裂，种群生物量在延长的时间内也可能继续呈指数增长。此外，死亡细胞释 放的β-内酰胺酶在环境中降解抗生素。这导致了细胞死亡和抗生素降解之间的时间赛跑，丝状物有助于延迟这一赛跑，同时增加生物量（图 5c 左）。因此，在不同细胞密度下应用第二剂量抗生素的实验有可能启发人们理解不同的作用（图 5c 中间）。当以 5 10−4 的光学密度开始时，单次处理的结果与分离物的 MIC 一 致，因为高于 MIC 的处理会导致生长明显停滞，而低于 MIC 的处理不会（图 5c， “培养基处理”）。还可以观察到，在前一种情况下，生长在数小时后恢复，这是酶介导的抗生素耐受的典型行为。这两个观察结果在使用 16 mg/L CTX 进行第二次处理的情况下仍然有效。有趣的是，当处理后生长停止时，OD 大约是处理时 OD 的 25 倍：12 10−3 ,6 10−2 和 12 10−2，处理时分别为 5 10−4 , 2.5 10−3 和 5 10−3。这表明，生长停止前活细胞对抗生素的降解是有限的，因此，生长停止之前只有有限数量的细胞死亡。因此，对抗生素处理的耐受性使细胞在死亡前的生物量增加了近 25 倍，然后由于酶介导的抗生素降解，使细胞在处理中存活下来，远远 超过其 MIC。还可以观察到，当初始处理为 4 mg/L 时，生长停止和再生之间的延迟相对恒定（~5 小时），与添加的抗生素总量无关（4 或 20 mg/L CTX）。这表明，生长停止后抗生素降解非常有效，延迟主要对应于无法检测到的再生所需的时间，此时活细胞的动态被死亡生物的光密度所掩盖。在作者的条件下，当第一次处理有效（4 或 16 mg/L）时，第二次处理似乎几乎没有效果。需要进行深入研究，以更量化的方式调查这些影响。图 5 基于 ReacSight 的自动化平台组装，实现反应控制和低容量细菌培养物的表征。a 平台 概述。Opentrons OT-2 移液机器人用于提高读板器（Spark、Tecan）的容量。机器人用于在预先定义的 OD 处处理平板读取器中的培养物。b 左：大肠杆菌临床分离物可以通过以 OD 控制的方式更新培养基来维持在生长条件下。必须注意补偿延长时间范围内的蒸发。右图：富培养基中的细胞（葡萄糖+casaminoacids vs 单独葡萄糖）生长更快，但抵抗更好的亚 MIC 抗生素处理。左：由于两种效应的结合，细菌种群可能表现出对处理的恢复力。在单细胞水 平上，细胞可能通过丝状化耐受超过其 MIC 的抗生素浓度。基于纤维的耐受性允许在细胞 死亡之前增加生物量。在种群水平上，抗生素被环境中细胞死亡时释放的酶降解。最终结果 取决于细胞死亡和抗生素降解之间的竞争。中间：这两种效应的各自作用可以通过反复抗生 素处理来研究。右图：大肠杆菌临床分离物在初始 OD 为 5 10−4 时用不同浓度的 CTX（图 例）处理，第二次使用 16 mg/L CTX（红色）或单独使用介质（蓝色），使用用户定义的 OD （2.5 10−3 或 5 10−3 ). 由于仪器限制，OD 读数低于 10−3 个可靠性较差。源数据作为源数据文 件提供。03 讨论作者报道了 ReacSight 的开发，这是一种通过自动测量和反应实验控制来增 强多生物反应器设置的策略。ReacSight 通过允许研究人员将低成本开放硬件仪器（如 eVOLVER、Chi.Bio）和多功能、模块化、可编程移液机器人（如 Opentrons OT-2）与敏感但通常昂贵的独立仪器相结合，构建全自动化平台，大大拓宽了可行实验的范围。作者还证明，ReacSight 可用于增强具有吸液能力的平板阅读器。ReacSight 是通用的，易于部署，应该广泛用于微生物系统生物学和合成生物学社区。正如 Wong 及其同事所指出的，将多生物反应器装置连接到细胞仪进行自动测量，可以实现微生物培养物的单细胞分辨特性。事实上，在微生物系统和合成生物学的背景下，自动化细胞术几年前已经被少数实验室证明，但低吞吐量或依赖昂贵的自动化设备可能会阻碍这项技术的广泛采用。来自连续培养物的自动细胞仪与最近开发的光遗传学系统相结合，变得特别强大，能够对细胞过程进行有针对性、快速和成本效益的控制。作者使用 ReacSight 将两种不同的生物反应器设置（预先存在的自定义设置和最近的 Chi.Bio-optogenetic-ready 生物反应器） 与细胞仪连接起来。这证明了 ReacSight 战略的模块化，而使用 Chi Bio 生物反应器的平台版本说明了其他缺乏现有生物反应器设置的实验室如何能够以较小的时间和财务成本（不包括细胞仪的成本，尽管其价格昂贵，但即使在缺乏自动化的情况下也已经在实验室中广泛使用）构建这样的平台。作者通过以全自动方式并在不同的反应器中并行执行（1）光驱动的基因表达实时控制，展示了该平台的关键能力；（2）在严格控制的环境条件下，基于细胞状态的竞争分析；动态 控制两个菌株之间的比值。然而，作者只触及了这些平台提供的巨大潜在应用空间的表面。最近通过核 糖体移码技术证明，菌株条形码可以扩展到 20 株带有两个荧光团的菌株，甚至可以扩展到 100 株带有三个荧光团。这种多路复用能力对于并行描述各种候选路径的输入-输出响应（或菌株背景库中路径行为的依赖性）特别有用（在反应器中 使用不同的光感应）。免疫珠可用于更多样化的基于细胞术的测量（机器人可实 现自动孵化和清洗，例如使用 Opentrons OT-2 磁性模块）。表面显示或 GPCR 信号等技术也可用于设计生物传感器菌株，用单细胞仪测量更多培养物尺寸，无需试剂成本。除了高性能的定量菌株表征外，此类平台还可用于生物技术应用。基于自动细胞仪的人工微生物联合体的组成，以及培养条件的动态控制（如本文所示，使用组氨酸营养不良和 OD），可以大大减少设计稳健共存机制的需要，因此可以使用更大多样性的联合体。未来，希望许多基于 ReacSight 的平台将被组装起来，它们的设计将被广泛的社区共享，以大幅扩展实验能力，从而解决微生物学的基本问题，并释放合成生物学在生物技术应用中的潜力。参考文献：Bertaux, F., Sosa-Carrillo, S., Gross, V. et al. Enhancing bioreactor arrays for automated measurements and reactive control with ReacSight. Nat Commun 13, 3363 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-31033-9 文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑内容审核：郝玉有博士

康宁连续流微通道光化学反应器 具有160多年历史的康宁-创新永无止尽。康宁公司应市场的需求，经过康宁反应器技术欧洲研发中心精心的研究和反复的实验推出了可用于光化学反应的“可控-高效-连续流”微通道光化学反应器。康宁在Advanced-Flow? 反应器技术方面的成功为连续流光化学合成领域带来了技术突破。康宁? Advanced-Flow? G1光化学反应器是基于康宁? Advanced-Flow? G1反应器和专门设计的高效光源系统，确保光化学合成能够在分布非常均匀的紫外光照射下，取得: 1.更好的反应性能 2.更高的收率 3.更优的生产效率 4.更均匀地吸收通过反应器通道的光能。 康宁? Advanced-Flow? G1光化学反应器一方面能够满足用户对光化学反应以及特定光源的要求，另一方面让用户享受Advanced-Flow? 反应器优秀的换热和传质性能带来的收益。如果您对光化学反应有兴趣，请与我们联系 0519-81166118或通过邮件 reactor.asia@corning.com 康宁将竭诚为您服务。 关于康宁中国康宁积极参与中国的发展已有30多年，以其专业人才及本土知识开发并应用突破性的技术从而改善了人们的生活。今天，康宁在中国的投资与该地区新兴市场的趋势紧密结合，在大中华区的总投资额已达30亿美金，员工总人数超过5，000人。 请访问www.corning.com.cn,了解更多关于康宁中国的信息。 关于康宁反应器技术在大中华地区推广康宁正在大中华地区努力帮助众多医药化工和精细化工企业以及相关科研院所进行微通道连续流反应工艺的技术可行性认证，并且帮助企业迅速培训微通道反应的技术人员，支持他们进行连续流工艺优化,和工业化示范试验。让更多人见证这一新技术的成效，尽快享受这一新技术给企业清洁安全高效生产和社会效益所带来的回报。如果您想了解康宁反应器技术以及康宁反应器在研发和生产中的应用实例，请访问康宁公司相关网页www.corning.com/reactors 如果您想和康宁反应器技术人员探讨有关工艺的技术可行性，请与我们联系 0519-81166118或通过邮件 reactor.asia@corning.com 康宁将竭诚为您服务。

p　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "简介/span/strong/pp　　用于重组蛋白和单克隆抗体(mAb)生产的细胞培养工艺有不同的方式。补料分批(Feb-Batch)工艺由于操作简单，且较易规模放大，被临床和商业化生产广泛采用，目前的技术发展已可在18天内获得20-30x10^6cells/mL的细胞密度，同时获得 10g/L的滴度水平。/pp　　灌流工艺以往更多用于生产不稳定的产品，如血液凝集因子和酶类产品，但也有用于生产 mAb产品，如Remicade(英利昔单抗)。在灌流培养中，通过培养基置换，降低产物在反应器内的滞留时间，而灌流速率取决于特异性的产物和/或工艺需求。/pp　　近几年，在上游工艺中，基于灌流的工艺强化获得了极大的发展，驱动力主要来自于对降低成本和占地的需求，以及提高设备灵活性。随着细胞系、培养基和细胞截留设备的发展，现在的灌流工艺已可获得较高的细胞密度和产量，使其成为一个非常有吸引力的选择，包括mAb的生产。例如，在mAb生产中，结合2vvd的培养基置换速率，通常可达到50-60x10^6cells/mL的稳态细胞密度，以及高达4g/L/day的生物反应器产率。此外，浓缩补料分批(CFB)也可以通过培养基置换，维持高细胞密度，而将产物截留在生物反应器内。/pp　　灌流和CFB的差异在于所用的中空纤维膜的孔径。对于抗体，使用Per.C6细胞系，可在12-13天内，达到21.4g/L的终产物滴度(峰细胞密度 150x10^6cells/mL)，而使用CHO细胞系时，可在16天内达到25.3g/L的滴度，峰细胞密度 180x10^6cells/mL。随着生物反应器产率的提高，可使用占地更小、成本更低的一次性设备，来替代大规模的不锈钢设备(10,000-25,000L)，通过增加设备轮转或连续工艺，生产等量的产物。/pp　　尽管灌流工艺可使用基于过滤的细胞截留设备，如TFF和ATF，在生物反应器内获得并维持高细胞密度，但通常会要求使用较高的培养基置换速率，以将高密度细胞的活性维持在可接受的水平。与不同工艺相关的培养基成本是评估其生产等量产物时经济性的关键因素。而即使单位培养基成本适当，较高的培养基置换速率也会显著影响生产产品成本(CoG)，亦即，上游操作成本与培养基成本紧密相关。/pp　　生产单位产品的总生产CoG和上/下游成本的比重会随产物滴度和设备尺寸的变化而变化。在分析CoG的所有输入值中，一旦工艺确定，培养基用量及其成本是固定的，不管设备、设施等是否发生改变。细胞培养工程师的一个主要目标是降低培养基成本，同时获得高产量。本文使用相同的基础(basal)和补料(feed)培养基，稍作优化，开发了具有高生物反应器产率的不同细胞培养工艺(补料分批、灌流和CFB)，并比较了不同操作模式的生物反应器产率及其相关的培养基成本。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "实验/span/strong/pp　　实验使用生产单克隆抗体的重组CHO细胞系，不同工艺使用相同的3L生物反应器，培养基使用专利的基础(basal)和补液(feed)培养基，后者又分为两种补液-A和补液-B，均富含葡萄糖、氨基酸、维他命等。详细细胞系和种子扩增、生物反应器操作信息请参看原文。/pp　　对于补料分批培养，反应器起始工作体积1.5L，接种密度为0.5或2x10^6cells/mL，后者通过3天的N-1灌流来达到目标密度。生物反应器补液以每日葡萄糖水平为基础进行。/pp　　对于CFB工艺，使用50kD PS中空纤维过滤器的灌流设备，对于灌流，使用0.2μm PES中空纤维过滤器的灌流设备。接种密度1x10^6cells/mL，工作体积1.3L，一般第2天开始培养基置换，最大置换速率1vvd。灌流培养在第8天开始进行细胞废弃(cell bleeding)，以维持所需细胞密度和活性。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/b370cbae-a09d-4aad-901e-9998bacb5c16.jpg" title="1_副本.jpg"//pp style="text-align: center "　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "不同细胞培养模式图解(xu et al, 2017)/span/strong/pp　　细胞培养每日取样分析，详细分析内容和方法，请参考原文。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "讨论/span/strong/pp　　不同操作模式的细胞培养性能/pp　　实验测试操作模式包括：补料分批、灌流和CFB，使用相同的3L生物反应器规格以及基础和补料培养基组合，以便比较细胞/生物反应器产率和培养基成本。/pp　　补料分批模式 对于补料分批模式，接种密度为0.5或2x10^6cells/mL，后者通过N-1灌流，可使对数生长期降低2天，所以8天就可达到峰密度，而前者需要10天。两种条件达到的峰细胞密度范围均为20.2-26.2x10^6cells/mL。两种接种密度在第14天分别达到5.4± 0.1g/L和6.8± 0.2g/L的滴度。生物反应器单位体积产率(VPR)按最终生物反应器滴度除以培养周期计算。2x10^6cells/mL接种密度条件，相比0.5x10^6cells/mL，可获得更高的VPR(0.49± 0.01g/L/day vs. 0.39± 0.01g/L/day)，主要是由于前者降低了起始生长阶段的时间，延长了生产期。/pp　　灌流模式 在灌流培养中，使用了2种不同的培养基组成：1种只使用基础培养基，另一种为基础加补液-A。在培养过程中，通过合适的cell bleeding，维持较高的活性 85%。只使用基础培养基时，平均细胞密度为44± 4.1x10^6cells/mL，从第8天至32天的日产量为0.7± 0.04g/L/day。在基础+补液条件中，随细胞密度的增加，补液-A作为培养基置换的一部分，逐渐引入，而总培养基置换率保持为1vvd，平均细胞密度增加至73.9± 5.4x10^6cells/mL，日产量增加至2.29± 0.28g/L/day。细胞特异性产率从16.0± 1.2pg/cell/day增加至30.1± 2.3pg/cell/day，从而使反应器产量增加~230%。/pp　　浓缩补料分批模式(CFB) 与灌流相似，评估了只使用基础培养基和使用基础+补液培养基的条件。与灌流工艺相比，CFB不需要进行cellbleeding，细胞质累积至更高的水平。当只使用基础培养基时，在第18天达到峰细胞密度72.0± 9.6x10^6cells/mL，上清液滴度为12.2± 0.6g/L。使用基础+6%补液-A+2%补液-B时，峰细胞密度为117.4x10^6cells/mL，第18天上清液滴度为21.4g/L，使用基础+8% 补液-A +8% Feed-B时，峰细胞密度为83.4x10^6cells/mL，第18天上清液滴度为36.7g/L。可见，增加补液-A和补液-B的量，可显著提高细胞特异性产率至45.1pg/cell/day。/pp　　细胞特异性产率、生物反应器产率和产物质量/pp　　当只使用基础培养基时，批次、灌流和CFB工艺可达到相似的qP，范围为14.7-17.1pg/cell/day。在此条件下，累积的细胞数量会直接影响产物滴度和单位体积产率。正如预期，批次培养的VPR显著较低，仅为0.08g/L/day，而灌流和CFB工艺由于可维持更高的细胞密度，可获得相当的VPR，0.68-0.70g/L/day。/pp　　浓缩补液培养基通常用于补料分批工艺，以提高细胞生长和细胞特异性产率。在此研究中，补加补液培养基，可显著提高qP和VPR。对于补料分批培养，qP提高至29.4-32.0pg/cell/day，VPR达到0.39g/L/day(接种密度0.5x10^6cells/mL)或0.49g/L/day(接种密度2x10^6cells/mL)。N-1灌流获得的更高的接种密度可提高VPR，因为缩短了生长期的时间，延长了生产期，提高产量。但是，即使与只使用基础培养基的灌流和CFB相比，补料分批培养的VPR仍较低，因为细胞密度差别显著。/pp　　相比补料分批工艺，只使用基础培养基以1vvd的速率进行培养基置换时，可轻松地将细胞密度提高2-3倍。而与只使用基础培养基的条件相比，在灌流培养中补充10%补液-A可使VPR提高~230%，qP提高~90%。相似的，在CFB工艺中，补充不同比例的补液-A和补液-B可将VPR提高至1.19-2.04g/L/day。/pp　　最近有报道显示，长寿命的人浆细胞可在体外维持120pg/cell/day的IgG分泌率，对于基因工程哺乳动物细胞，最高生产速率估计为~100pg/cell/day。qP的提高将来自于细胞系和培养基的优化。所以，理论上，在灌流工艺中，如稳态细胞密度维持为100x10^6cells/mL时，每日产量可高达10g/L/day。/pp　　实验同时评估了不同操作模式的产物质量特征，结果显示，CFB会形成更高水平的HMW和稍高的酸性异构体，主要是由于产物所暴露的细胞培养环境。在补料分批和浓缩补料分批中，产物滞留时间为整个培养周期。此外，在仅使用基础培养基的CFB工艺中，HMW最高，说明培养基组成可能在HMW形成中扮演了重要的角色。但是，产生的HMW仍低于5%，且大部分可在纯化步骤中去除。另一方面，即使是相同的高细胞密度环境和相似的培养基组成，灌流培养的酸性异构体和HMW更低，可能是由于产物在罐内更低的滞留时间。/pp　　培养基成本分析/pp　　由于细胞系或培养基组成的变化会显著影响产物滴度/产率，所以对不同操作模式的比较需使用相同的细胞系和培养基条件才有意义。本文使用从小规模生物反应器获得的细胞培养性能，来比较不同操作模式的培养基成本，并假定在规模放大时，不同工艺没有显著的产率下降。需要指出的是，实验中的灌流速率没有在对数生长期，以细胞特异性为基础，进行良好的优化。相反，在整个培养周期中，将灌流速率固定为1vvd。在不同的培养阶段，对细胞特异性灌流速率进行精细调节，应可进一步降低培养基用量和成本。/pp　　当只使用基础培养基时，生产每克抗体的培养基成本在批量和灌流工艺中都很高。加入适量的补料培养基，可降低每克mAb的培养基成本，且即使补料培养基相对较贵，细胞密度和qP的增加相比培养基成本的增加更加显著。/pp　　使用N-1灌流的补料分批的培养基成本比常规补料分批工艺低，N-1灌流需要3x基础培养基置换，但因接种密度的提高，继而获得的滴度的增加，抵消了培养基用量的增加。N-1灌流的补料分批和灌流的培养基成本相当，~$10/g mAb。这说明，虽然往常认为由于较高的灌流速率，灌流的培养基用量更高，继而培养基成本更高，但只需要生物反应器产率达到一定的阈值，从培养基成本上来看，还是相当有竞争力的。/pp　　CFB工艺的培养基成本与其它操作模式的趋势不同。在只使用基础培养基的条件中，成本与批量和灌流工艺相当，但CFB培养基成本会随补料培养基的使用而增加，其相对较高的培养基成本( $17/g)可能是因为需要较长的细胞生长时间，在培养中，直到第10天，细胞密度达到峰水平，才开始出现显著的产物滴度增加。降低CFB培养基成本的一种方法是优化细胞寿命，延长批次时间，但更长的罐内滞留时间，可能会影响产物质量属性，或是进一步优化培养基，如替换昂贵的成分和优化其滴度。/pp　　总生产COG/pp　　除了培养基成本的不同，使用诸如灌流和CFB之类的工艺，结合一次性设备，在小规模上进行生物制品生产，可显著降低成本投入，从而获得更加灵活的生产策略，当产品需求增加时，可以快速地进行规模扩展(scale out)，而不是规模放大(ScaleuP)。与传统不锈钢设备相关的固定成本，可以转变为“可变”的成本结构。基于此处的案例，灌流工艺的培养基成本实际上低于补料分批工艺。/pp　　进行总成本分析时，如下游均以批量模式进行，且认为不同工艺的劳动力成本相当，则本文建模分析结果显示，N-1灌流的补料分批和灌流工艺的下游CoG/g相当，分别为$63/g和$59/g，而标准补料分批和CFB工艺的下游CoG/g稍高，分别为$71/g和$81/g。对于mAb和不稳定的产品，基于灌流的连续工艺都可以提供显著的经济优势。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "总结/span/strong/pp　　在本研究中，比较了不同操作模式下，生物反应器的产率，包括补料分批、灌流和CFB工艺。对于研究的细胞系，qP高度取决于所用的培养基，不管采用哪种操作模式，这使得累积细胞密度成为决定产物滴度和生物反应器产率的主要因素。结果显示，补料分批培养生物反应器产率最低(0.39-0.49g/L/day)，而基于灌流的培养方式，由于可维持更高的细胞密度，产率相对较高，灌流为2.29g/L/day，CFB为1.19-2.04g/L/day。灌流的一个显著优势是可以达到并维持极高的细胞密度，用于产物形成。/pp　　灌流工艺一个经常观察到的缺点是培养基用量较高，因为需要进行连续的培养基置换，以维持所需的高活细胞密度。这里的研究显示，高产率灌流培养的培养基成本实际上低于补料分批工艺。CFB工艺的培养基成本最高，虽然在18天内达到了36.7g/L的极高滴度，为降低CFB工艺的培养基成本，建议可以精调培养基置换率，以在起始的生长阶段获得更好的培养基利用，或通过培养基优化，提高细胞特异性产率。/pp　　i小编出于交流目的编译此文，由于水平有限，不当之处，敬请谅解，详细内容，请参看原文。/i/ppi　　原文：S.Xu, J.Gavin, R. Jiang, et al., Bioreactor Productivity and Media Cost Comparison for Different Intensified Cell Culture Processes. Biotechnol. Prog., 2017, Vol. 00, No.00./i/ppbr//p

p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family: 宋体"由中国科学院过程工程研究所主办，桂林电子科技大学协办，中国颗粒学会承办的第span14/span届国际气液和气液固反应器工程大会span(International Conference on Gas-Liquid and Gas-Liquid-Solid Reactor Engineering, GLS)/span将于span2019/span年span5/span月span30/span日至span6/span月span3/span日在桂林市召开。/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family: 宋体"国际气液和气液固反应器工程大会涵盖多相反应器的基础研究、工业应用和可持续发展等各个方面，是化学反应工程和多相反应器工程领域历史悠久的国际学术会议。spanGLS/span每两年轮流在美洲、欧洲和亚洲举办，现已成功举办了span13/span届，本次会议是spanGLS/span首次在中国召开。/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"GLS-14/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"旨在交流和讨论气液和气液固反应器工程领域的科学和技术前沿问题，对促进我国在多相流基础和应用研究方面的发展，提升我国化工学科在国内外的知名度和影响力起到推动作用。/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "strongspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"一、会议主题/span/strong/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family: 宋体"会议主要围绕多相流反应器从基础到应用方面的多尺度结构的主题，重点讨论以下议题：/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"1/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、气液及气液固传递现象；/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"2/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、多相系统热质传递/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"3/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、多相计算流体力学及反应器多尺度模拟/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"4/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、反应机理、反应动力学及化学和生化新工艺/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"5/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、反应器模拟、动力学、控制及放大/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"6/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、传统多相反应器/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"7/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、新型多相反应器/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"8/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、微反应器及微系统/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"9/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、生物反应器及生物工程/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"10/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、多相流检测及流动显示技术/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"11/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、多相反应器过程强化/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"12/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、绿色化学、可再生能源、生物质化学品及二氧化碳相关问题/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"13/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、废气废水处理、污染治理和控制/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"14/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、探索学术界和工业界的交流与合作/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"15/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、过程开发中的工程教育与研发管理/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "strongspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"二、参会指南/span/strong/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"1/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、会议时间及地点：/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"2019/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"年span5/span月span30/span日—span6/span月span3/span日/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"桂林桂山华星大酒店（地址：桂林市七星区穿山路span42/span号，电话：span0773-3199999/span）/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"2/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、会议网站：/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"http://www.gls14.com.cn/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size: 16px line-height:150% font-family:宋体"3/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"、会议费用（含餐饮费及资料费）：/span/ptable border="1" cellspacing="0" cellpadding="0"tbodytr class="firstRow"td width="85" valign="top" style="border-width: 1px border-color: windowtext padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"注册类别/span/p/tdtd width="161" valign="top" style="border-top-width: 1px border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-top-color: windowtext border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left: none padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"提前注册（span2019/span年span3/span月span1/span日之前）/span/p/tdtd width="161" valign="top" style="border-top-width: 1px border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-top-color: windowtext border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left: none padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"延期注册（span2019/span年span3/span月span1/span日之后）/span/p/tdtd width="147" valign="top" style="border-top-width: 1px border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-top-color: windowtext border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left: none padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"现场注册/span/p/td/trtrtd width="85" valign="top" style="border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-top: none padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"普通代表/span/p/tdtd width="161" valign="top" style="border-top: none border-left: none border-bottom-width: 1px border-bottom-color: windowtext border-right-width: 1px border-right-color: windowtext padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"3500/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"元/span/p/tdtd width="161" valign="top" style="border-top: none border-left: none border-bottom-width: 1px border-bottom-color: windowtext border-right-width: 1px border-right-color: windowtext padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"4000/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"元/span/p/tdtd width="147" valign="top" style="border-top: none border-left: none border-bottom-width: 1px border-bottom-color: windowtext border-right-width: 1px border-right-color: windowtext padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"4500/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"元/span/p/td/trtrtd width="85" valign="top" style="border-right-width: 1px border-bottom-width: 1px border-left-width: 1px border-right-color: windowtext border-bottom-color: windowtext border-left-color: windowtext border-top: none padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"学生代表/span/p/tdtd width="161" valign="top" style="border-top: none border-left: none border-bottom-width: 1px border-bottom-color: windowtext border-right-width: 1px border-right-color: windowtext padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"2500/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"元/span/p/tdtd width="161" valign="top" style="border-top: none border-left: none border-bottom-width: 1px border-bottom-color: windowtext border-right-width: 1px border-right-color: windowtext padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"3000/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"元/span/p/tdtd width="147" valign="top" style="border-top: none border-left: none border-bottom-width: 1px border-bottom-color: windowtext border-right-width: 1px border-right-color: windowtext padding: 0px 7px "p style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"3500/spanspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"元/span/p/td/tr/tbody/tablep style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"银行汇款信息：/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"单位：中国颗粒学会； span /span开户行：中国工商银行北京海淀西区支行/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"账号：span0200004509014413416/span/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"汇款时备注span“/span姓名和工作单位span”/span，并将汇款凭证及开票信息（发票抬头、纳税人识别号）发送至spanxzhan@ipe.ac.cn/span。/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "strongspan style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"三、会务组联系方式/span/strong/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"学会秘书处/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"地span /span址：北京海淀区中关村北二街span1/span号（span100190/span）span /span/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"电span /span话：span010-62647647/62647657/span；/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"传真：span010-82629146/span；spanE-mail: klxh_meeting@ipe.ac.cn/span/span/pp style="line-height: 150% text-indent: 2em "span style="font-size:16px line-height:150% font-family:宋体"spanimg src="https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/621ac69c-2e46-4451-847e-c71242635194.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" width="595" height="842" style="width: 595px height: 842px "//span/span/pp style="text-align: right text-indent: 0em "strong通知来源：中国颗粒学会/strong/p

如需获取原文献/补充资料 请关注曼森生物公众号英国Cleaver Scientific是由Adie Cleaver创立，proSET是Cleaver Scientific旗下的产品，该系统是台式规模的，具有大型彩色触摸屏面板和用户友好的界面。1proSET 平行发酵系统proSET Parallel Fermentation System无论是需要同时进行两个相同的实验还是不同的实验，双重加热系统都允许同时运行两个恒温器加热、两个干式加热或一个恒温器和一个干式加热。远程控制软件可以控制 16 个容器，以实现真正的并行操作。产品特点：🔻一个控制器用于两个容器；🔻用于独立或同时控制的单容器或双容器；🔻用于恒温器和干式加热兼容性的双加热系统；🔻标准包中包含免费的远程控制软件；🔻与所有可选设备完全兼容。2proSET One 发酵系统proSET One Fermentation SystemproSET One System 体积小巧，作为标准仪器提供了所有必要的工具。双重加热系统允许为任何应用需求选择高达 10L 的任何容器类型。可选的扩展模块允许添加额外的设备以增强系统的功能。所有必需品，如温度、消泡剂、pH 和 DO 探头都包含在标准包装中。PC 软件可同时连接16 个系统 16 个容器。 产品特点：🔻基于 Linux 的系统；🔻尺寸：250x510x500mm；🔻最大容量为 10 升；🔻三档速度可调，蠕动泵控制不同流量的进料；🔻SCADA 软件就绪；🔻扩展模块可用于系统升级支持可选设备。3proSET Evo 发酵系统proSET Evo Fermentation SystemproSET Evo 可提供一体化发酵解决方案和终极自动化体验，它与 0.5 至 20L 的容器完全兼容，为大多数细胞系的培养提供了广泛的覆盖范围。proSET Evo System配备最新的控制软件；这款用户友好、直观的软件结合了许多高级功能，可提高实验效率。除了手动控制搅拌、温度、pH、DO 水平和进料外，还可以对上述参数进行 15 步预定顺序控制以及 pH 和 DO 反馈控制。此外，还提供多种即插即用可选设备。产品特点： 🔻用于细胞培养和微生物学研发的通用系统； 🔻可互换的五种耐高压灭菌玻璃容器； 🔻从单个界面控制十六个系统； 🔻兼容小型中试规模 15L 和 20L 玻璃容器。4曼森生物平行生物反应器前几期已经介绍了曼森JOY4-500和JOY4-1000型号的平行生物反应器，本期介绍JOY1-2400型号反应器。JOY1-2400高通量微型生物反应器专为菌种高通量筛选、配方开发、工艺优化、原材料质量评价等研究需求设计；与摇瓶、试管、孔板、微流控芯片相比，与生产罐结构更加一致，通过参数分析获得的工艺条件，可以直接进行放大，使试验室的成果迅速获得转化；高通量微型生物反应器与实验室传统的生物反应器相比，其软件设计更加合理，除了实现一键设定参数、一键同时校准外，还可以将编制好的工艺策略一键下发到每个罐上，提高操作效率，另外通过生物反应器的平行性设计和验证，使得用户的试验结论更加可靠。高通量微型生物反应器因为体积小，所以除了节约占用空间外，还可减少试验人员和原料成本，极大的降低研发成本。 产品特点：🔻一个单元模块由1个2400ml微型反应器组成，多个模块可以并联，组成高通量微型发酵罐组；🔻每个2400ml微型反应器的参数可独立设定和控制；🔻每个反应器对应4路蠕动泵，每个泵的转速单独可调；🔻一台电脑控制所有反应器，完成参数设置、命令执行、数据记录和曲线浏览；🔻一体化设计，不需要外接其他管路和设备，插电即用；🔻具有10个基本在线参数和30个可扩展参数；🔻有参数运行中自我诊断功能；信息来源：https://www.cleaverscientific.com/electrophoresis-products/proset-parallel-fermentation-system/https://www.cleaverscientific.com/electrophoresis-products/proset-one-fermentation-system/https://www.cleaverscientific.com/electrophoresis-products/proset-evo-fermentation-system/由于篇幅受限，关于上述生物反应器具体参数详见公众号右下角底部菜单栏→补充资料，自动跳转获取Mediacenter Editor | 曼森编辑文章来源：本文由上海曼森生物整理提供排版校对：刘娟娟编辑 内容审核：郝玉有博士-END-

【2020康宁反应器技术年会延期通知】 期待着的2020康宁反应器技术年会，因为新冠肺炎的爆发将延期到2020年6月21日在上海举行。考虑到6月22-24日2020 CPhI& P-MEC China将在上海开幕，康宁反应器技术交流年会地点变更为上海浦东，时间定为6月21日，CPhI展会前一天。康宁真诚地为客户着想，一次出行，两场活动，让您满载而归。具体会议通知，请关注康宁反应器技术微信公众号，后续将陆续推出。 【康宁反应器技术线上讲座开播啦】 年会延期，复工延期，但化学人学习连续流新技术的热情不减。康宁反应器技术将陆续推出系列连续流技术线上讲座。实验室中的智能化-带您进入连续流的世界康宁G1反应器连续流流工艺开发案例分享康宁反应器技术工业化案例分享Zaiput连续分离技术在线核磁技术连续过滤技术连续流技术在药物研发中的应用连续流技术在农药研发及生产中的应用连续流技术在光化学中的应用连续流技术在硝化反应中的应用连续流技术在加氢反应中的应用连续流设备的安全和腐蚀 会议免费，将以微信群的形式进行。早日报名入群，即使错过会议，也可进群学习。具体会议内容以实际安排为准。敬请关注康宁反应器技术微信平台的信息发布。公众号：corningAFR 【线上讲座第一期】实验室中的智能化–Lab Reactor带您进入连续流世界 微化学工程与技术是当前化工行业科技创新的热点和重点之一，将开启医药和精细化工安全生产的新时代。微化工技术具可强化传热和传质能力，可平行放大、安全性高、易于控制等优点。在医药和精细化工领域可以大大提升研发及工业生产的效能，以自动化控制，微型化和绿色化满足化工过程的连续和高度集成的生产要求。 康宁自动化连续流化学反应快速筛选平台，自动化程度高，可对工艺条件进行快速筛选，反应结果瞬间可知。可在短时间内建立强大的化合物库，并可无缝放大，能在实验室条件下为供临床提供公斤级产品。 主办单位：康宁反应器技术有限公司 会议时间：2020年3月3日20:00-21:00 会议形式：网络微信会议 演讲嘉宾：伍辛军博士 康宁反应器技术中心主任 伍辛军，男，理学博士，2010年毕业于中国科学院成都有机化学研究所，获有机化学博士学位。2010-2013年在龙沙公司（ Lonza ）从事药物合成工艺研发与放大生产工作。2013年加入美国康宁公司，现任康宁反应器技术中心（中国）主任，从事康宁反应器技术在中国区应用与推广业务，主要负责带领康宁反应器技术团队为中国东亚太区客户提供技术培训、应用开发、工业化生产等技术支持与服务。 伍辛军博士曾在Chem. -Eur. J.等期刊发表论文10余篇，并申请多项发明专利。伍博士从事医药中间体、精细化工中间体、先进材料等合成工艺开发及工业生产工作多年，先后领导过数十个基于康宁微通道反应器技术的连续流工艺开发、工业生产项目，在康宁微通道反应器技术应用方面有丰富的经验。 【如何报名】1.请关注微信公众号：康宁反应器技术2.点击下方“产品介绍”，选择活动报名3.识别报名二维码，选择第一场：实验室中的智能化——带您进入连续流的世界4.填写完您的个人信息，即可成功报名参加我们的会议请记住3月3日，让我们相聚微信群，共享连续流技术饕餮盛宴。

/// HABITAT 生物反应器能对多种细胞进行重复性和标准化培养。它集生物反应器、光生物反应器和发酵罐于一体，符合人体工程学设计并可高效运行。IKA 推出一款新的生物反应器。HABITAT 生物反应器能对多种细胞进行重复性和标准化培养。它集生物反应器、光生物反应器和发酵罐于一体，符合人体工程学设计并可高效运行。HABITAT 生物反应器整合了 IKA 核心产品研发能力，在混合、温控、自动化、安全和设计上都实现了创新。HABITAT 作为 IKA 第一款自主研发的生物反应器，该机器在设计和操作上都有显著改善。提供罐盖支架的生物反应器HABITAT 是一款提供支架的实验室生物反应器。支架可让罐盖永远不用放下。马达可挂在支架的侧面，传感器亦可安全存放于支架上。所有这些都确保了符合人体工程学的工作、整洁的实验室台面和更快的组装操作。创新混合模式IKA 工程师开发了一种新的混合模式，专门用于 HABITAT 生物反应器。在Chaotic Mode（混沌模式）下，反应器内容物的混合遵循混沌动力学系统的数学原理。这确保了更快、更有效的混合。单独的 PID 处理器单独的 PID 处理器为实验室反应过程提供控制选项。管理员也不必是有经验的专家。如果温度值被改变，软件就会检查这种改变对过程的影响并进行调控。广泛的应用根据培养细胞的类型，实验室可将 HABITAT 用作生物反应器，或与 IKA 恒温器结合用作发酵罐。通过连接 LED 灯板，HABITAT 甚至变成了一个光生物反应器。在同类生物反应器中，HABITAT 是一款马达尺寸与罐体体积匹配的生物反应器。操作简单易上手从第一次操作开始，可与主机分离的平板电脑和直观的操作软件都让工作变得更容易。HABITAT 的智能校准管理使温度、pH和DO传感器的校准变得简单。软件可存储所有测试条件（反应器尺寸、搅拌器等）和所有测量值。四个集成的蠕动泵有助于收获细胞。因此，整个操作都很简单，学习时间短。长时间的实验可在无人值守条件下安全运行。体验 HABITATHABITAT 现已上市。使用适当的设备也可通过VR虚拟实验室体验 HABITAT 的性能与构造。体验HABITAT，请与我们联系：info@ika.cn，了解更多产品信息。关于 IKA IKA 集团是实验室前处理、分析技术、 工业混合分散技术的市场领导者。电化学合成仪、磁力搅拌器、顶置式搅拌器、分散均质机、混匀器、恒温摇床、移液器、研磨机、旋转蒸发仪、加热板、恒温循环器、粘度计、量热仪、实验室反应釜等相关产品构成了IKA 实验室前处理与分析技术的产品线；而工业技术主要包括用于规模生产的混合设备、分散乳化设备、捏合设备、以及从中试到扩大生产的整套解决方案。IKA 还与全球知名大学和科学家进行着密切的合作, 支持其在科研道路上不断探索。我们致力于为客户提供更好的技术, 帮助客户获得成功。IKA 成立于1910年，集团总部位于德国南部的Staufen，在美国、中国、印度、马来西亚、日本、巴西、韩国、英国、波兰等国家都设有分公司。

“四面荷花三面柳，一城山色半城湖”，今日在美丽的泉城济南，高新区新泺大街颖秀路1666号齐盛广场2号楼1510室内欢声笑语，多方宾客共聚一堂庆祝康宁反应器技术有限公司济南办事处（以下简称济南办事处）正式成立！京博控股集团高级副总裁蔡颖辉，河北建新化工股份有限公司常务副总经理朱秀全以及山东师范大学化学化工与材料科学院，山东省化工研究院，烟台远东精细化工有限公司、齐鲁制药、北京海菲尔格与济南龙行翱翔等客户及合作伙伴代表作为嘉宾到场祝贺济南办事处成立。康宁反应器技术有限公司总裁兼总经理、中国化学品安全协会常务理事姜毅博士主持成立仪式并做主要发言。姜博士向与会嘉宾介绍了康宁公司及康宁反应器技术进入中国的发展历程和显著成绩。并重点提到了康宁本质安全的反应器技术在山东地区的应用与发展。山东区域的客户一直勇于创新，敢于拥抱新技术，在康宁尝试工业化道路的开始便协力同行！康宁的多套G4、G5万吨级工业化装置已经稳定运行多年。现在，在化工、制药与新材料行业加快产业整合向绿色高质方向发展的大环境下，本质安全、绿色低碳的微通道反应器技术工业化的进程在不断加快，客户急需要更加全面的技术与服务支持，济南办事处正是应这一需求而成立的。京博控股集团高级副总裁蔡颖辉作为揭牌嘉宾与康宁反应器技术有限公司总裁兼总经理姜毅博士共同为康宁反应器技术有限公司济南办事处揭牌！济南办事处的成立也是康宁反应器技术全国战略布局的至关重要的一步。它的成立将 更全面地支持区域客户进行工业装置长期验证协助客户进行微通道反应器技术工艺快速开发利用全球经验优化和提高工程服务质量与效率集合新成立的康宁连续流技术培训中心以及科研高校合作伙伴的力量为区域客户培养和输送连续流技术专业人才助力客户实现安全、高质、绿色创新与发展。姜博士还展望了康宁反应器技术在山东的发展前景。他提到绿色微化工为国家“双碳”目标提供了有效技术路径。山东作为化工和能源使用大省，在实现这个双碳目标的过程中承担重要的责任和使命，高效利用能源，技术创新与发展势不可挡。康宁反应器技术将携手山东区域的合作伙伴与客户在共同承担这一历史使命的同时让客户获得发展，让广大人民享受绿色化工技术带来的安全、绿色的产品与服务。最后姜博士表达了对当地政府、客户、高校研究所以及合作伙伴的诚挚谢意！从左到右依次为康宁反应器技术有限公司马俊海（区域商务总监）、王金远（区域技术经理）、姜毅（总裁兼总经理）、常宝磊（技术销售经理）、贾柏峰（商务副总裁） 康宁反应器技术有限公司商务副总裁贾柏峰先生表示：“为了更好的服务当地客户，济南办事处除了配备有康宁主要产品系列的样机进行展示，还会着力加强当地技术服务团队建设。办事处将依托康宁领先连续流技术和市场支持，加强与当地客户的联系，及时响应当地客户对于工艺开发和工业化技术服务需求，高效服务，使当地客户快速获得创新技术带来的应用成果!” 同时贾总携北方区区域商务总监马俊海、济南办事处技术销售经理常宝磊和区域技术经理王金远等诚挚邀请和欢迎当地客户只要有涉及到连续流技术应用、工艺开发、放大的任何问题，来办事处与我们一对一地面谈交流。

近日（1月26日），中国国家药监局（NMPA）官网公示，诺和诺德（Novo Nordisk）司美格鲁肽片的新药上市申请已获得批准，用于成人2型糖尿病治疗。司美格鲁肽片是一款口服GLP-1受体激动剂药物（GLP-1RA），它的出现打破了2型糖尿病患者每天或每周需要接受GLP-1RA注射的格局，为他们控制血糖提供了侵入性更小的便捷治疗选择。 图片来源：中国国家药监局官网多肽药物的发展现状与合成什么是多肽药物？多肽药物作为一种特殊的蛋白质，由多个氨基酸通过肽键连接而成，通常由10~100个氨基酸组成，具有独特的空间结构。相对于小分子和蛋白质药物，多肽药物具有更强的生物活性和特异性，广泛应用于抗肿瘤、内分泌和代谢领域。多肽药物备受医药行业关注全球已有80多种多肽药物上市。GLP-1目前在医药行业可谓备受瞩目，犹如当下备受欢迎的“炸子鸡”。一方面，GLP-1受体激动剂已经取得了显著的市场认可，甚至在2023年超越了胰岛素，成为全球范围内广泛应用于2型糖尿病治疗的主流药物；另一方面，GLP-1受体激动剂在减肥市场上展现出巨大的潜力，使其成为全球范围内备受瞩目的焦点。多肽药物的合成方法尽管技术进步推动了多肽药物的发展，但人工合成的复杂性逐年增加。多肽合成主要采用生物合成法和化学合成法。● 生物合成法包括天然提取法、酶解法、发酵法和基因重组法。然而，工艺开发大多周期长，粗产品收率低；● 肽还可以通过不同的化学途径合成，液相和固相均可，可以批量生产也可以流动合成。流动合成相对于批量方法的优势在于在线光谱监测、高效混合以及对物理参数的精确控制，从而限制副反应的发生。 资料来源：Chemical Reviews，平安证券研究所Vapourtec固相肽合成方案自2017年以来，Vapourtec一直致力于开发受控可变床流动反应器（VBFR），可容纳树脂生长，减少机械损伤，提高偶联和去保护效率。该反应器实时生成内联数据，支持即时调整合成过程，如通过双重偶联提升肽质量和产量。实时监测密度并自动调整填充床，0.5ul分辨率监测体积变化。目前，VBFR反应器在肽和寡糖合成研究中已取得成功！ Vapourtec R系列流动合成仪搭配VBFR[1]本文展示了Vapourtec R系列流动合成仪的能力，该系统配备了一种新型流动反应器——可变床流动反应器，用于进行连续流动的固相肽合成。通过选择治疗糖尿病的30氨基酸的类胰高血糖素样肽（GLP-1）作为研究对象，我们通过优化树脂活性位点与泵送的试剂之间的接触表面，保持固体介质的持续填充，实现了更高效的合成。可变床流动反应器的应用不仅减少了溶剂用量，还确保了更高的合成效率。整体方案下，GLP-1 30氨基酸的粗品纯度在不到5小时内达到了82%。方案详情与结论GLP-1是一种30个氨基酸的激素，对糖尿病治疗具有重要意义。在合成中，ChemMatrix树脂被广泛用于保持肽溶解，有助于试剂扩散。该树脂适用于复杂肽合成，因仅由聚乙二醇（PEG）链组成。其相对两亲性使其在化学和机械上稳定，提供比聚苯乙烯树脂更好的性能。SPPS协议已适应两种树脂，确保合成挑战性肽（如GLP-1）具有高粗品纯度和产量。 用于GLP-1的R-Series示意图主要的R2C+泵用于自动加载样品环的自动进样器，传递偶联试剂。次要的R2C+泵传递去保护溶液。VBFR在R4加热模块中设置。双核反应器将去保护和偶联反应器放在一个反应器芯片中。氨基酸在1.6ml反应器体积中活化，哌嗪在0.8ml反应器体积中预热。两个输出连接到VBFR反应器底部。使用SF-10泵作为主动BPR，系统压力保持不变。聚四氟乙烯过滤器确保树脂在VBFR中保持。Vapourtec的扩散板确保试剂均匀流过过滤器。Vapourtec 采用CF-SPPS反应协议，适用于0.08-0.11 mmol规模。VBFR-SPPS使用Dual-CoreTM PFA管反应器和VBFR反应器，装载200 mg树脂。通过流动DMF，使树脂膨胀到1.4ml/min，加热至80℃。系统压力为2.5bar。CF-SPPS方案A和B包括去保护和偶联步骤，采用不同参数。最后，通过DMF、DCM、MeOH洗涤，TFA裂解，分离肽，使用HPLC和质谱分析。典型循环中，VBFR体积在去保护和偶联过程中相应调整。结论流动化学在手工操作、反应速率和转化率方面相对于传统的批量SPPS（固相合成）路径具有多重优势。使用流动化学，GLP-1已经成功在不到5小时的时间内合成，只需少于1升的DMF（二甲基甲酰胺），通过HOBt和DIC激活。最终产物的原始纯度超过82%，产率为71%。总结在整个合成过程中，控制树脂的填充密度至关重要。可见，VBFR在合成困难序列时非常有优势，获得的宝贵数据将为工艺科学家提供指导，对于合成工艺的改进和优化提供了有益的数据。VBFR反应器特点玻璃、聚四氟乙烯（PTFE）、氟聚合物（PFA）和卡尔莱兹（Kalrez）材质与强酸碱有抗腐蚀性；全自动体积变化；可加热和冷却，温度范围：-20℃～150℃；工作体积范围从0.3ml到20ml；有三种规格可选：6.6mm、10mm和15mm孔径的反应器；体积变化测量分辨率为0.5微升（6.6mm孔径反应器）；最大工作压力为20bar（6.6mm孔径反应器）；VBFR可以与Vapourtec的R-Series软件接口，体积变化可被记录和图表化。Vapourtec VBFR应用领域 在连续流中使用异质试剂（例如有机金属试剂的形成）；在易于膨胀的支持体上使用固定的异质催化剂（例如聚苯乙烯树脂）；固相合成；捕获和释放的纯化；肽合成（本文中已展示）；寡核苷酸合成；糖基组装。如果你对上述产品或方案感兴趣，欢迎随时联系德祥科技，可拨打热线400-006-9696或点击在线咨询。[1]SLETTEN E T, NUNO M, GUTHRIE D, et al. Real-time monitoring of solid-phase peptide synthesis using a variable bed flow reactor [J]. Chemical Communications, 2019, 55(97): 14598-601.Vapourtec英国Vapourtec是德祥集团资深合作伙伴之一。Vapourtec成立于 2003年，已有20年生产经验。Vapourtec 作为专业生产流动化学系统的厂家，一直致力生产实验室级别的流动化学系统的研发生产。Vapourtec设计和生产流动化学合成系统持续领先于市场，提供了新的连续化学合成能力，并且始终保持着技术兼容性，从而使得即使最早期的用户仍可利用最新技术发展提供的优势。目前已经Vapourtec流动合成仪证明有效的反应包括：硝化、氧化、还原、偶合、重排、酰胺化、溴化、加氢等。广泛适用于医药，农药，染料，香料，有机光电材料，有机磁性材料，纳米材料，表面活性剂等精细化工中间体和其它特种助剂。德祥科技德祥科技有限公司成立于1992年，总部位于中国香港特别行政区，分别在越南、广州、上海、北京设立分公司。主要服务于大中华区和亚太地区——在亚太地区有27个办事处和销售网点，5个维修中心和2个样机实验室。30多年来，德祥一直深耕于科学仪器行业，主营产品有实验室分析仪器、工业检测仪器及过程控制设备，致力于为新老客户提供更完善的解决方案。公司业务包含仪器代理，维修售后，实验室咨询与规划，CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。与高校、科研院所、政府机构、检验机构及知名企业保持密切合作，服务客户覆盖制药、医疗、商业实验室、工业、环保、石化、食品饮料和电子等各个行业及领域。2009至2021年间，德祥先后荣获了“最具影响力经销商”、“年度最佳代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念，致力于成为优秀的科学仪器供应商，为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信，每一天都在使这个世界变得更美好！

打造本质安全一体化连续合成制造工艺Integrated Continuous Manufacturing via Inherently Safer Flow Synthesis Technology【会议展望】康宁反应器技术的年会已成为微通道连续流行业的盛会。2017年，600多嘉宾汇聚一堂的盛况仍历历在目。2018年3月29日，又将迎来新一届的盛典。每年的康宁反应器技术交流年会，不只是当下国内外新的微反应器应用成果，更是世界级连续流专家传播化工新的理念及新发展趋势的平台。今年我们非常有幸邀请到美国科学院和工程院两院院士、麻省理工学院Klavs F. Jensen教授及众多知名学者及专家。国内外连续流大咖聚集一堂，注定是一场不寻常的年会。以国际化的视野，交流微通道连续化学研发和制造的现状。展望这一“颠覆性”技术，能够推动本质安全和智能制造的化工产业转型。 【演讲嘉宾】Martin J. Curran 康宁创新官，高级副总裁，Executive Vice President & Corning Innovation OfficerMartin J. Curran 康宁创新官，高级副总裁负责康宁的新兴业务。康宁新兴创新团队将康宁非凡的材料和工艺特性与新市场机遇联系在一起，打造可带来新产品和业务的创新。 演讲嘉宾：Klavs F. Jensen 教授 美国麻省理工学院（MIT）教授Dr. Klavs JENSEN, Warren K Lewis Professor and Head of Chemical Engineering Department, MITKlavs F. Jensen 教授 - 美国科学院，工程院两院院士；美国麻省理工学院（MIT）化工系教授和材料科学与工程系教授；世界微反应器研究，开发，应用领域领袖人物；拥有500多篇论文，30多项专利。演讲嘉宾：骆广生教授清华大学 博士生导师Dr. Guangsheng LUO, Director of the State Key Lab of Chem Engineering, Tsinghua University.骆广生教授，1988年本科毕业于清华大学，1993年获清华大学化学工程博士学位。1995—1996年在法国 CAEN 大学从事博士后研究工作。2001—2002年在 美国MIT 化工系作访问科学家。2005年获得国家杰出青年科学基金。2009年受聘教育部“长江学者”特聘教授。主要研究领域为微化工技术、分离科学与技术、功能材料可控制备等。在核心刊物上发表论文300余篇，获授权发明专利50余项，曾获国家和省部委科技奖励多项，荣获全国优秀科技工作者、全国优秀博士学位论文指导教师、北京市优秀教师等称号。演讲嘉宾：卫宏远教授，天津大学 博士生导师Dr.Hongyuan Wei, Tianjin University, Director of the Tianjin University - AstraZeneca Joint Laboratory for process safety.卫宏远教授，国际著名工艺放大、过程安全、流体混合和工业结晶专家，国家千人计划特聘专家，主持并顺利完成了多个国家级重大项目。 1997 年博士毕业于英国曼彻斯特理工大学，并任英国 BHR 公司高级顾问多年，现为天津大学聘为特聘教授。卫宏远教授一直活跃在化学工程及制药工程领域，有很高的国际知名度。兼任中国精细化工专业委员会副主任、中国化工系统工程专业委员会委员。天津大学-阿斯利康过程安全联合实验室主任。演讲嘉宾：姜毅博士，康宁大中华区创新官兼康宁反应器技术全球业务总监Dr.Yi Jiang Innovation Officer, Corning Greater China, & Business Director- Advanced Flow Reactors姜毅博士负责美国康宁公司反应器技术在全球的业务以及康宁新产业在亚洲的开发和推广，2011年由总部派驻上海。此前派驻过康宁欧洲技术中心（法国）任康宁全球反应器技术和应用工程总监。派驻法国之前, 姜博士曾在美国康宁公司的研发总部（纽约州）担任多年的研究部经理和项目经理。加盟康宁之前, 姜博士曾在美国效力于杜邦公司和康-菲石油公司, 开发用于化工能源工业的新型高效反应器技术姜毅拥有美国华盛顿大学(圣路易斯)化学工程博士学位, 十多项发明专利, 三十多篇国际一流化工期刊论文。在美国化工工程师协会AIChE曾担任了多年的新型反应器技术年会分会主席。演讲嘉宾: 朱建军博士, 中化集团化工事业部创新管理部总经理中化国际（控股）股份有限公司研发管理部总经理Dr.Jianjun Zhu, General Manager of the Department of innovation management, Ministry of chemical industry, Sinochem Sinochemical International (holding) general manager of research and development management of Limited by Share Ltd朱建军博士先后在常州大学、丹麦技术大学、荷兰大学、林德集团、中国中化集团从事研究及管理工作。先后在等国际权威杂志及国内核心期刊发表研究论文多篇；共申请专利多项，其中获得授权专利项。获得省部级科技进步二等奖两项。现任中化集团化工事业部创新管理部总经理中化国际（控股）股份有限公司研发管理部总经理。【颁奖晚宴】2018年度颁奖晚宴和晚会抽奖活动"康宁-国际流动化学成就大奖”"康宁反应器技术应用楷模榜-绿色创新奖”“康宁反应器优秀供应商奖” 【圆桌会议】颠覆性技术推广关键是人才的培养。微反应器技术应用人才的培养是康宁所肩负的社会责任。在过去的几年间，欧美各高校已培养了不少的研究人员，微反应技术的研究也成为各高校的热门课题。相比之下，中国高校的连续流人才培养还远远不能适应化工研发和生产的需求。本次年会，康宁会邀请有意向发展连续流技术的高校院长和Jensen教授一起探讨人才培养计划，帮助高校及科研单位有效地培养现代化连续流化学专家。3月30日 连续流化学化工教学院长圆桌会议（08:15-13:00）地址：江苏常州希尔顿酒店主持人：马旭 康宁反应器技术中国及远东区商务总监嘉宾：Klavs Jensen 麻省理工学院化工系，材料科学系，两院院士嘉宾：骆广生博士，清华大学教授嘉宾: 卫宏远教授，天津大学教授、博士生导师嘉宾：姜毅博士， 康宁大中华创新官兼康宁反应器全球运营总监 【技术培训】微化学工程与技术是当前化工行业科技创新的热点和重点之一。国家安全监管总局关于加强精细化工反应安全风险评估工作的指导意见中明确指出：“对于反应工艺危险度为4级和5级的工艺过程，尤其是风险高但必须实施产业化的项目，要努力优先开展工艺优化或改变工艺方法降低风险，例如通过微反应、连续流完成反应”。 该培训就微化工技术从化学品的研发着手，从源头改变思路。把智能化、绿色化融入到产品的设计、研发中。用机器代替大量的人工操作、减少人为误差、缩短产品研发周期；同时探讨如何把连续流技术开发的产品进行工业化转化；最后就大家关心的目前全球连续流技术的工业化应用状况及应用实例做详细的分析。 3月30日 连续流技术专题培训（08:30-12:00）地址：常州科教城 1.报告题目：实验室中的智能化-Lab Reactor带您进入连续流世界主讲人：伍辛军博士，美国康宁公司反应器技术中心（中国）经理 2. 报告题目：微通道反应器技术-强化传质传热，成就绿色化工主讲人：王艳华，康宁反应器技术高级工程师 3. 报告题目：智能制造-连续流工业化应用现状及投资案例分析主讲人：欧阳秋月，康宁公司反应器技术（中国区）总工 【现接受电子报名】一年一度的康宁微反应器技术的盛会，会议内容精彩纷呈，不容错过。现接受报名！今年将采取电子报名的方式，报名成功，审查合格后将收到二维码将用于签到和抽奖。因为会议名额的限制，每单位限两名免费名额，额外名额需收取会务费2000元/人。先到先得，额满为止。 扫描上面二维码，即可报名。

p　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "一次性生物反应器(SUB)概念/span/strong/pp　　一次性生物反应器(single-use bioreactor)或用后可弃生物反应器(Disposablebioreactor)是使用一次性袋的生物反应器，代替由不锈钢或玻璃制成的培养容器。简称SUB。/pp　　一次性袋通常由三层塑料箔制成。一层由聚对苯二甲酸乙二醇酯或LDPE制成，以提供机械稳定性。中间层由PVA或PVC制成，用作气体屏障。最后，与细胞培养物接触的接触层由PVA或PP制成。包裹着一次性袋的是永久硬性支撑结构(通常为摇动支座或长方体或圆柱形钢筒)。此结构可以确保在培养过程中一次性袋的设计特性不变化。一次性袋需要完全适合其保持装置，以防止由于设置期间展开不完全或者不正确而导致的和传统反应器的不可比性。/pp　　商业一次性生物反应器自二十世纪九十年代末已经开始应用，并且向着更加广泛普遍的趋势发展。从小规模液体储存和运输开始，到现在逐渐占据上风。调查显示越来越多药厂希望器材供应商加大对一次性生物反应器的研发力度。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "一次性生物反应器的种类以及产品/span/strong/pp　　波浪式生物反应器和搅拌式生物反应器是目前市场上的标准。/pp　　波浪式生物反应器通过摇摆的动作来混合。此类型不需要在一次性袋中使用任何机械搅拌器。适合于各种各样的细胞培养应用，包括常规批次、补料批次和灌注培养工艺。常见的有WAVETM生物反应器 如下：/pp　　span style="text-decoration: underline "strongReadyToProcess WAVE 25/strong/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/6c0179ac-6560-41f3-b895-c2a3075af3fa.jpg" title="图1_副本.jpg"//pp　　span style="text-decoration: underline "strongWAVE Bioreactor System 200/strong/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/484cd322-3883-4bcc-939e-4a600b7997c9.jpg" title="图2_副本.jpg"//pp　　span style="text-decoration: underline "strongWAVE Bioreactor System 500/1000/strong/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c1625a8d-9823-4605-9fcc-3d729341f431.jpg" title="图3_副本.jpg"//pp　　搅动生物反应器使用像传统生物反应器相似的搅拌器，但是搅拌器被整合在塑料反应袋中，通常也使用塑料材质。封闭的袋子和搅拌器预先灭菌处理，通常使用伽马射线。使用时，将一次性袋安装在固定生物反应器支撑中，再将搅拌器机械地或磁性地连接到驱动器即可。/pp　　一些商业可用的一次性搅拌式生物反应器有：/pp　　span style="text-decoration: underline color: rgb(255, 0, 0) "strongXDR – Xcellerex/strong/span/pp　　span style="text-decoration: underline "strongXDR-10Bioreactor System, Single Vessel/strong/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/86d62f42-9788-4a3f-9636-4bf0d29af3a7.jpg" title="图4_副本.jpg"//pp　　strongspan style="text-decoration: underline "XDR-50 to 2000Single-Use Bioreactor/span/strong/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/cc91d0ce-5c9d-429f-87d6-20475e9977f4.jpg" title="图5_副本.jpg"//pp　　span style="text-decoration: underline "strongspan style="text-decoration: underline color: rgb(255, 0, 0) "Mobius –Merck/span/strong/span/pp　　span style="text-decoration: underline "strongMobius® 3 L Bioreactors/strong/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/a93c924e-f6e8-4e0b-95de-32d54aee137d.jpg" title="图6_副本.jpg"//pp　　strongspan style="text-decoration: underline "Mobius® 50 and 200 L Bioreactors/span/strong/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/be7abf3e-5717-4c55-a80e-1f4cc6ba7e90.jpg" title="图7_副本.jpg"//pp　　span style="text-decoration: underline "strongMobius® 1000 and 2000 LSingle-use Bioreactors/strong/span/ppspan style="text-decoration: underline "/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/4c1cd397-fb6f-45d6-b5da-cf2dbb6ad0aa.jpg" title="图8_副本.jpg"//ppspan style="text-decoration: underline "/spanbr//pp　　span style="text-decoration: underline "strongspan style="text-decoration: underline color: rgb(255, 0, 0) "CelliGen BLU – eppendorf/span/strong/span/ppspan style="text-decoration: underline "strongspan style="text-decoration: underline color: rgb(255, 0, 0) "/span/strong/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/50366f96-4694-4b2d-9c7c-560e935b3b8a.jpg" title="图9_副本.jpg"//ppspan style="text-decoration: underline "strongspan style="text-decoration: underline color: rgb(255, 0, 0) "/span/strong/spanbr//pp　　span style="text-decoration: underline "strongspan style="text-decoration: underline color: rgb(255, 0, 0) "Hyclone S.U.B - Thermo Scientific/span/strong/span/ppspan style="text-decoration: underline "strongspan style="text-decoration: underline color: rgb(255, 0, 0) "/span/strong/span/pp　　strongspan style="text-decoration: underline "Open Architecture Single-Use Bioreactors/span/strong/pp style="text-align: left "　　/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/49335412-f334-4d20-b0fd-29011842a55a.jpg" title="图10_副本.jpg"//pp　　span style="text-decoration: underline "strongIntegrated Single-Use Bioreactors/strong/span/ppspan style="text-decoration: underline "/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/4ccfd3c7-639b-4711-a441-75e00a65f813.jpg" title="图11_副本.jpg"//ppspan style="text-decoration: underline "/spanbr//pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "一次性生物反应器的优缺点/span/strong/pp　　strong优点：/strong/pp　　减少工艺认证难度，无需清洁认证 /pp　　缩短停机时间和周转时间：/pp　　举例，产品切换时间也取决制造模式，使用一次性生物反应器(包括进行所有连接所需的时间)的2小时切换时间将等同于同一产品的不锈钢生物反应器的6-10小时切换时间。假如是不同产品转换，后者则需要3周左右。对于在混合系统中的不同产品(上游生产采用一次性设备，下游纯化采用不锈钢系统的组合)，切换时间大约为两周。如果生产线上的一次性生物反应器连接到一次性过滤器和使用一次性无菌连接器的袋子，则完整的产品转换将不会超过48小时。 /pp　　显着控制不定期微生物或产品交叉污染的批次间污染的可能性 /pp　　减少运营成本和资本投资，节省空间和劳动力需 /pp　　消除由CIP和SIP要求规定的传统不锈钢容器的设计要素 /pp　　易于安装。空闲时轻松移动。/pp　　strong缺点：/strong/pp　　体积可扩展性是一个问题：市场目前还不能满足2000升以上级别的大规模生物反应器需求 /pp　　在波浪式式一次性生物反应器中，非常规摇摆运动的运动原理限制了这种培养袋的使用，可控制参数较少 /pp　　在现有的一次性生物反应器中氧转移系数(kLa)较低，所以只适用于哺乳动物细胞培养，不适用于细菌或者酵母这种需氧量更大的上游生产 /pp　　无法储存较热液体，以防可浸出和可萃取材料所带来的问题 /pp　　一次性袋有被穿刺的风险 /pp　　垃圾处理费用增加。/pp　　正如一句商业用语所说，“It’s not the big that eat the small but the fast that eat the slow”，商业竞争不是大吃小而是快吃慢。本文所述的新型搅拌的一次性生物反应器可以显着改善动物细胞培养过程，使得细胞培养操作更加灵活，便宜，而且耗时更少。在制药业拼速度的今天，一次性生物反应器的市场需求正以每年21%至40%的速度增长着。不可否认的，一次性生物反应器将会是上游生产的未来。/ppbr//p

本篇承接上文，《使用ReacSight增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制（上）》（点击查看）。2.2反应性光遗传控制和酵母连续培养的单细胞解析特性作者首次应用ReacSight策略的动机是酵母合成生物学应用。在这种情况下，精确控制合成路径并在定义明确的环境条件下测量其输出，并具有足够的时间分辨率和范围是至关重要的。光遗传学为控制合成路径提供了一种极好的方法，生物反应器支持的连续培养是对环境条件进行长时间严格控制的理想方法。为了测量单个细胞的路径输出，细胞术提供了高灵敏度和高通量。因此，借助ReacSight策略，利用台式细胞仪作为测量设备，组装了一个完全自动化的实验平台，实现了对酵母连续培养物的反应性光遗传学控制和单细胞解析表征（图2a）。补充说明2提供了平台硬件和软件的详细信息，此处仅讨论关键要素。八个反应器与移液机器人相连，这意味着每个时间点都会填满一列取样板。虽然机器人可以接触到三列细胞仪输入板，但作者仅使用一列，由机器人进行广泛清洗，以实现小于0.2%的残留，使用免疫磁珠进行验证。通常在机器人平台上安装两个倾翻箱和两个取样板（2×96=192个样本），因此，在没有任何人为干预的情况下，八个反应器中的每一个都有24个时间点。为了实现基于细胞数据的反应性实验控制，作者开发并实施了算法，以在重叠荧光团之间执行自动选通和光谱反褶积（图2b）。作者首先通过对组成性表达来自染色体整合转录单位的各种荧光蛋白的酵母菌株进行长期恒浊培养来验证平台的性能（图2c）。荧光团水平的分布是单峰的，随着时间的推移是稳定的，正如在具有组成型启动子的稳定生长条件下所预期的那样。mNeonGreen和mScarlet-I在单色和三色菌株之间的分布完全重叠。这与从强pTDH3启动子表达一个或三个荧光蛋白对细胞生理学的影响可以忽略不计的假设是一致的，并且三色菌株中转录单位的相对位置（mCerulean第一，mNeonGreen第二，mCarlet-I）对基因表达的影响很小。与单色品系相比，三色品系中测得的mCerulean水平略高（~15%）。这可能是由于反褶积中的残余误差造成的，与自荧光和mNeonGreen相比，mCerulean的亮度较低加剧了这种误差。为了验证平台的光遗传学能力，作者构建了一个基于EL222系统17的光诱导基因表达路径并对其进行了表征（图2d）。正如预期的那样，应用不同的蓝光开-关时间模式导致荧光团水平的动态分布覆盖范围很广，从接近零水平（即几乎无法与自体荧光区分）到超过强组成启动子pTDH3获得的水平。高诱导表达水平的细胞间变异性也很低，变异系数（CV）值与pTDH3启动子相当（0.22vs0.20）。作者组装的第一个平台使用了一个预先存在的定制光生生物反应器阵列。这种设置有几个优点（可靠性、工作容量范围广），但其他实验室无法轻易复制。由于ReacSight架构的模块化，可以通过将这个定制的生物反应器阵列与最近描述的开放硬件、光遗传学就绪的商用Chi.生物反应器（图2a（右图））交换，快速构建具有类似功能的平台的第二个版本。为了验证该平台的另一版本的性能，作者使用图2d中相同的菌株进行了光诱导实验，并获得了各种光诱导曲线的极好的反应器到反应器再现性。图2基于ReacSight的自动化平台组装，实现对酵母连续培养物的反应性光遗传学控制和单细胞解析表征。a平台概述。OpentronsOT-2移液机器人用于将支持光基因的多生物反应器连接到台式细胞仪（GuavaEasyCyte14HT，Luminex）。机器人用于稀释细胞仪输入板中的新鲜培养样本，并在时间点之间清洗。“点击”Python库pyautogui用于创建细胞仪仪器控制API。定制算法是在Python中开发和实现的，用于实时自动选通和去卷积细胞数据。使用定制的生物反应器装置（左图）或Chi生物反应器（右图）组装了两个版本的平台。b选通和反褶积算法说明。例如，显示了重叠荧光团mCerulean和mNeonGreen之间的反褶积。c多代单细胞基因表达分布的稳定性。从pTDH3启动子驱动的转录单位中组成性表达mCerulean、mNeonGreen或mCarlet-I的菌株（“三色”菌株），整合到染色体中，在浊度调节器模式下生长（OD设定值=0.5，上限图），每小时采集一次细胞仪（垂直绿线）。所有时间点的荧光强度分布（通过高斯核密度估计进行平滑）（选通、反褶积和前向散射归一化后，FSC）用不同的颜色阴影绘制在一起（下图）。RPU：相对启动子单位（见方法）。为了简单起见，未显示“三色”的OD数据，与其他类似。d基于EL222系统的光驱动基因表达电路的特性。应用三种不同的开-关蓝光时间剖面图（底部），每45分钟采集一次细胞仪。门控、去卷积、FSC标准化数据的中位数如图所示（顶部）。此图中显示的所有生物反应器实验均在同一天与定制生物反应器平台版本并行进行。源数据作为源数据文件提供。2.3使用光实时控制基因表达为了展示平台的反应性光遗传控制能力，作者开始动态适应光刺激，以便将荧光团水平保持在不同的目标设定点。这种用于体内基因表达调控的电子反馈有助于在存在复杂细胞调控的情况下剖析内源性路径的功能，并有助于将合成系统用于生物技术应用。作者首先构建并验证了光诱导基因表达的简单数学模型（图3a）。将三个模型参数与图2d的表征数据进行联合拟合，得到了良好的定量一致性。考虑到模型假设的简单性，这一点值得注意：光激活下的mRNA生成速率恒定，每mRNA的翻译速率恒定，mRNA（大部分降解，半衰期为20分钟）和蛋白质（大部分稀释，半衰率为1.46小时）的一级衰变。因此，当实验条件得到很好的控制并且数据得到适当的处理时，人们可以希望用一小套简单的过程来定量地解释生物系统的行为。然后，作者将拟合模型合并到模型预测控制算法中（图3b）。该算法与ReacSight事件系统一起，实现了对不同反应器中不同目标的荧光水平的精确实时控制（图3c）。为了进一步证明平台的稳健性和再现性，作者在几个月后进行了另一个单8反应器实验，涉及两个荧光团目标水平的四个重复反应器运行。所有的重复都能很好地跟踪目标，并且控制算法决定的光分布在相同目标的重复之间非常相似，但并不完全相同。作者还研究了之前使用的诱导系统在更长时间尺度上的遗传稳定性。遗传稳定性是工业生物生产的一个重要因素。作者观察到，EL222驱动的mNeonGreen蛋白的诱导可以持续5天以上，并且具有很好的稳定性（图3d顶部）。更进一步，作者测试了同一蛋白的分泌版本是否表现出类似的表达稳定性。作者观察到，诱导约2天后细胞水平显著降低。细胞异质性也增加了（图3d右侧）。为了弥补细胞水平的下降，作者将表达盒整合成多个拷贝（三次，串联染色体插入）。诱导后，获得了非常高的荧光水平（图3d底部）。令人惊讶的是，这些水平比非分泌蛋白高一个数量级，并伴随着强烈的应激，正如未折叠蛋白应激报告所反映的那样（pUPRmScarletI）。诱导后，细胞内蛋白质水平逐渐下降。细胞内蛋白质水平显示出明显的双峰分布，强烈的遗传不稳定性迹象（图3d右侧）。最后，当以最大诱导水平的三分之一诱导时，相同的三重拷贝结构表现出非单调行为：高水平初始反应，随后细胞内水平缓慢下降，如完全诱导的三重结构，随后长期内部高蛋白水平的非预期缓慢恢复（图3d底部）。这种恢复可以通过细胞适应高生产需求来解释，或者更可能的是，通过选择高产亚群来解释，该亚群能够更好地保存HIS3选择标记，即使在完全培养基中也具有轻微的生长优势。这个实验证明了作者的平台能够执行长时间的实验，并以相对较高的时间分辨率提供单小区信息。此外，它促使探索和利用营养素可用性对健康和压力的影响。图3闭环：使用光实时控制基因表达。a光驱动基因表达电路的简单ODE模型拟合到图2d的表征数据。拟合参数为γm=2.09h−1，σ=0.64RPU小时−1，γFP=0.475小时−1km被任意设置为等于γm，以仅允许从蛋白质中值水平识别参数。b实时控制基因表达的策略。每小时进行一次细胞仪采集，在选通、反褶积和FSC归一化后，数据被送入模型预测控制（MPC）算法。该算法使用该模型搜索10个周期为30分钟的工作循环（即5小时的后退地平线）的最佳占空比序列，以跟踪目标水平。c四种不同目标水平的实时控制结果，在不同的生物反应器中并行执行（自定义设置）。左：单个单元格的中位数（控制值）。右：单细胞随时间的分布。请注意，所有绘图都使用线性比例。d表达系统的长期稳定性和蛋白质分泌的影响。表达EL222驱动的mNeonGreen荧光报告子的细胞，无论是否分泌，在浊度调节器中生长5天，每2小时进行一次细胞仪测量。表示整个实验期间的平均表达水平。荧光分布也显示在选定的时间点（诱导后0、6、48和120小时）。细胞也有分泌应激的荧光报告子（pUPRmScarlet-I）。还提供了三个拷贝中整合的mNeonGreen报告蛋白的分泌形式的结果。相关蛋白（mNeonGreen水平）和应激水平（mCarlet-I水平）分布的时间演变如补充图11和12所示。源数据作为源数据文件提供。曼森生物高通量菌株筛选平台技术上海曼森生物科技公司专注于高通量、自动化、智能化实验室技术产品开发，逐步形成了全自动化的高通量菌株筛选平台技术，可根据用户需求定制化高通量全自动菌株筛选平台。每天筛选通量可从几千到10万，是人工通量的几十倍上百；在传统生物技术上，加速工业化菌株的遗传进化，帮助提高底物转化率和产量提升；在合成生物技术上，可为选择的平台化合物表达菌株的遗传稳定性、表观遗传进化提升效率。此外高通量筛选必须有高通量的自动化分析检测技术支撑方能发挥最大价值。曼森高通量自动样品检测机器人文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑内容审核：郝玉有博士

研究背景纳米氧化铁在催化、药物传递、光吸收材料等前沿研究中扮演者不可或缺的角色。纳米氧化铁的尺寸大小和粒径分布对材料性能表现非常重要。因此，高效制备一系列小粒径（＜10 nm）且平均粒径均一的纳米氧化铁颗粒变得尤为重要。康宁反应器印度团队与印度国家理工学院的研究人员合作，使用康宁微反应器合成氧化铁纳米颗粒（NPs），研究了不同操作参数对获得的NP特性的影响。氧化铁NPs的合成基于使用硝酸铁（III）前体和氢氧化钠作为还原剂的共沉淀和还原反应。使用透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱和X射线衍（XRD）分析对氧化铁纳米颗粒进行了表征。简介近年来，由于在磁存储设备、生物技术、水净化和生物医学应用领域的广泛应用，如热疗、化疗、磁共振诊断成像、磁感染和药物递送等，对高效合成磁性氧化铁NP的兴趣显著增加。该工作涉及使用Corning AFR微通道反应器通过共沉淀和还原法合成胶体氧化铁纳米颗粒，氧化铁纳米颗粒的XRD和TEM分析分别证实了其晶体性质和纳米尺寸范围。另外使用电子自旋共振光谱研究了氧化铁纳米颗粒的磁性，康宁微通道反应器制备的氧化铁纳米颗粒表现出超顺磁性行为。结果和讨论一. 氧化铁纳米颗粒形成的反应原理1.控制两个反应器中氧化铁纳米颗粒形成的总沉淀还原反应如下：2.随后，按照以下反应生成氧化铁：二. 共沉淀和还原反应生成氧化铁纳米颗粒共沉淀和还原反应是获得氧化铁纳米颗粒的最简单和最有效的化学途径。在通过反应器的过程中，九水合硝酸铁（III）被氢氧化钠还原，形成还原铁，随后稳定为氧化铁纳米颗粒。图1. AFR实验装置表1 康宁微反应器中的操作条件和结果在康宁AFR反应器中，氧化铁（磁铁矿Fe3O4或磁铁矿γ-Fe2O3）在室温下将碱水溶液添加到亚铁盐和铁盐混合物中形成。在反应器中，由于铁还原加速而形成黄棕色沉淀物，得到胶体氧化铁纳米颗粒如图1所示。在AFR反应器中合成氧化铁纳米颗粒的实验条件Fe(NO₃ )₃ 9H₂ O和NaOH溶液的流速在20- 60 ml/h。对于所有实验，还原剂与前体的摩尔比保持恒定为1:1。图2. 在AFR中具有不同流量的氧化铁np的紫外吸收光谱&trade .实验显示了在AFR反应器中不同流速所对应的结果：在CTAB表面活性剂存在下获得的λ最大值在480和490 nm之间；AFR中的心形设计使混合更佳；氧化铁NP的平均粒径通常随着流速的增加而减小，在50 ml/h的流速下获得最小粒径。在60和50 ml/h的较高流速下，分别观察到窄PSD超过6.77&minus 29.39 nm和3.76&minus 18.92 nm，如图3和表1所示；另一方面，在20 ml/h的较低流速下，在10.1&minus 43.82 nm，如图5和表1所示。从图5B所示的数据也可以确定，由于纳米粒子的引发和成核在50 ml/h下比在60 ml/h时发生得更快。因为颗粒大小取决于纳米粒子在反应器中的成核过程和停留时间，这也通过图5所示的TEM图像得到证实，图5显示制备的颗粒大小在2~8nm；图3所示数据&minus 对于表1中报告的PSD和平均粒径，可以确定粒径随着进料流速的增加而减小，这归因于较低的停留时间。在反应器中的较大停留时间（较低流速）为颗粒的团聚和晶体生长提供了更多的时间，从而获取更大的颗粒尺寸。图4A、B所示的TEM图像也证实。图3. 不同流速下氧化铁纳米颗粒的粒度分布（PSD）图4：50 ml/h的微反应器中合成的氧化铁纳米颗粒的透射电子显微镜图像图5：（A，B）使用CTAB作为表面活性剂在AFR中合成的氧化铁NP的TEM图像。总结通过共沉淀还原方法，在Corning AFR微通道设备中成功制备了稳定的胶体氧化铁纳米颗粒；流速即反应停留时间和混合模式的差异对所获得的氧化铁NP的粒度和PSD有显著影响，这反过来也影响材料稳定性和磁性；CTAB的使用，有助于合成稳定的氧化铁NP；反应流速是决定NP的平均粒径以及粒径分布的关键参数。氧化铁NP的平均粒径随着反应物流速的增加而减小；通过ESR光谱分析和基于使用永磁体的研究证实，制备的氧化铁NP表现出超顺磁性行为。总的来说，当前的工作证明了使用康宁微通道反应器，合成了更小更均一粒径的磁性氧化铁纳米颗粒。这项研究为后续其它纳米科学相关领域的研究提供里有效的实验支持和指导。参考文献：Green Process Synth 2018 7: 1–11

又到了一年一度的七夕节！最近几天，小编夜观天象，明显感受到一股强大的气场——情侣们纷纷蓄势待发，准备在即将开幕的秀恩爱大赛上拔得头筹！康宁反应器也不甘示弱，AFR的仪器纷纷组成最强CPs。强强联手，珠联璧合。你会Pick谁呢？Couple 1：最佳拍档：连续反应+在线分离康宁微通道反应器 & Zaiput 液-液分离器Zaiput流动技术最早起源于美国麻省理工大学。改技术依靠流体表面张力而不是重力，不依赖密度差来实现分离。Zaiput高效液液分离器以流体专利技分离膜为基础，提供不互溶流体的连续在线分离。Zaiput高效液液分离器以流体，分离技术依靠流体表面张力而不是重力，，因此可实现乳液的分离。康宁连续流反应器+Zaiput 高效液液分离器，它们共同合作： 能实现“微反应+微分离”的化工过程全连续。 工艺平台高度自动化，减少人为误差，缩短工艺时间，提高效率，彻底改变传统“一人一个通风橱，一天一个实验”的局面。 无需中试，优化后的工艺实现无缝放大生产。 此外，该平台也非常适用于不稳定中间体或有毒有害物质的合成和分离。真正做到把安全、质量牢牢抓在手中，帮助客户在激烈的市场竞争中保持优势！模范情侣非它们莫属啦！Couple 2：神仙眷侣 连续反应+在线检测康宁微通道反应器 & Magritek Spinsolve台式核磁共振（NMR）波谱仪Spinsolve台式NMR波谱仪无需使用液体冷却剂和氘代试剂，设计精巧、使用便捷、维护成本低并拥有出色的软件系统，反应器结果瞬间可知，可用于在线分析。与康宁微通道反应器配套使用， 能对工艺条件进行快速筛选，在短时间内建立强大的化合物库。 并从源头上对化工反应进行深度风险分析，找出问题所在，给出有效的解决方案并在过程中实施监控。康宁与Magritek 共同携手，开创出连续流、智能化工新时代！这对神仙眷侣一定要锁住呀！ Couple 3：天合之作 光化学反应配套康宁G1玻璃反应器 & 康宁高效光源经科学家们精心设计的高效光源系统， 可提供多种单一波长阵列的可调LED光源，满足用户对光化学反应以及特定光源的要求。 光源强度可达100毫瓦/平方厘米。 低温紫外照明技术和高效的液体冷却技术保障了反应运行的安全，延长了LED光源的使用寿命。 康宁G1玻璃反应器与康宁高效光源的结合，成功地为连续流光化学合成领域带来了技术突破。康宁是世界领先的材料科技创新者之一，康宁反应器使用的特种玻璃具有优秀的抗腐蚀性能和良好的透光性。玻璃模块双侧照明，确保光化学合成在分布均匀的紫外光照射下取得更高的收率和生产效率。从G1光化学反应器开发的工艺，可以在康宁G3光化学反应器上无缝放大，实现千吨级连续光化学生产 Lab光化学反应器 G1光化学反应器 G3光化学反应器 康宁反应器祝大家七夕快乐！美好的爱情能让彼此成为更好的人，精妙的仪器组合也能发挥出1+1大于2的功效。康宁十多年来始终专注于微反应技术的创新，致力于帮助化工、制药企业享受微反应技术带来的巨大优势，创造效益。我们不光提供高品质的连续流反应器，同事还提供多学科多领域的设备、技术和技能组合解决方案。康宁反应器技术愿携手大家开创智能化工新时代！以上三对CP中，谁是你心中的最佳CP呢？

摘要本期推文，编译了François Bertaux等发表在 Nature Communications期刊上的研究论文《使用 ReacSight 增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制》（Enhancing bioreactor arrays for automated measurements and reactive control with ReacSight），介绍了 ReacSight，一种用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。ReacSight 利用低成本移液机器人进行样品采集、处理和装载，并提供灵活的仪器控制架构。作者展示了 ReacSight 在涉及酵母的三种实验应用中的能力，包括：基因表达的实时光遗传控制；营养缺乏对健康和细胞应激的影响；对双菌株混合群落的组成进行动态控制。引言小规模、低成本的生物反应器正在成为微生物系统和合成生物学研究的有力工具。它们允许在长时间（几天）内严格控制细胞培养参数（例如温度、细胞密度、培养基更新率）。这些独特的特点使研究人员能够进行复杂的实验,并实现实验的高度再现性。例如，当药物选择压力随着耐药性的发展而增加时，抗生素耐药性的表征，细胞间通信合成路径的细胞密度控制表征，以及使用组合敲除文库在动态变化温度下酵母适应度的全基因组表征。原位光密度测量只能提供总生物量浓度及其增长率的信息，而荧光测量的灵敏度低，背景高。通常还必须测量和跟踪培养细胞群体的关键特征，如基因表达水平、细胞应激水平、细胞大小和形态、细胞周期进程、不同基因型或表型的比例。研究人员通常需要手动提取、处理和测量培养样本，以便通过更灵敏和专业的仪器（如细胞仪、显微镜、测序仪）进行检测。手动干预通常繁琐、容易出错，并严重限制了可用的时间分辨率和范围（即夜间无时间点）。它还阻碍了培养条件对此类措施的动态适应。这种反应性实验控制目前正引起系统生物学和合成生物学的兴趣。它既可以用来维持种群的某种状态（外部反馈控制），也可以用来最大化实验的价值（反应性实验设计）。例如，外部反馈控制可用于解开复杂的细胞耦合和信号通路调控，控制微生物群落的组成，或优化工业生物生产。反应性实验设计在长时间不确定实验（如人工进化实验）的背景下特别有用。通过实现实时参数推断和优化实验设计，也有助于加速基于模型的生物系统表征。原则上，商业机器人设备和/或定制硬件可用于将生物反应器阵列连接到敏感的多样本（通常接受 96 孔板作为输入）测量设备。然而，这对设备采购、设备成本和软件集成提出了巨大挑战。当一个功能平台建立起来时，相应硬件和软件的升级和维护也极具挑战性。因此，迄今为止报告的例子很少。例如，只有两个小组展示了细菌或酵母培养物的自动细胞术和反应性光遗传学控制，设置仅限于单个连续培养物或具有有限连续培养能力的多个培养物。一组还展示了自动显微镜和反应性光遗传学控制单个酵母连续培养。ReacSight， 一种通用且灵活的策略，用于增强生物反应器阵列的自动化测量和反应实验控制。ReacSight 非常适合集成开放源代码、开放硬件组件，但也可以容纳封闭源代码、 仅限 GUI 的组件（如细胞仪）。首先，作者使用 ReacSight 组装一个平台，实现基于细胞术的特征描述和平行酵母连续培养的反应性光遗传学控制。重要的是，作者构建了两个版本的平台，要么使用定制的生物反应器阵列，要么使用最新的低成本、开放硬件、商业化的光遗传学 Chi.生物反应器。然后，作者在三个案例研究中证明了它的有用性。首先，作者在不同的生物反应器中用光实现基因表达的并行实时控制。第二，作者利用高度受控和信息丰富的竞争分析，探讨营养缺乏对健康和细胞应激的影响。第三，作者利用平台的养分稀缺性和反应性实验控制能力，实现对两个菌株混合群落的动态控制。最后，为了进一步证明 ReacSight 的通用性，作者使用它来增强具有吸液能力的平板阅读器，并对大肠杆菌临床分离物进行复杂的抗生素处理。结果测量自动化、平台软件集成和 ReacSight 的反应性实验控制ReacSight 战略旨在增强用于自动测量和反应实验控制的生物反应器阵列， 以灵活和标准化的方式将硬件和软件元素结合起来（图 1）。吸管机器人用于以通用方式在任何生物反应器阵列和任何基于平板的测量设备之间建立物理连接（图 1a）。生物反应器培养物样本通过连接在机械臂上的泵控取样管线发送至移液机器人（取样）。使用移液机器人的一个主要优点是，在测量（处理）之前，可以在培养样本上自动执行不同的处理步骤。然后，样品由移液机器人转移至测量装置（装载）。当然，这需要测量设备的物理定位，以便当其装载托盘打开时，机器人手臂可以接近设备输入板的孔。部分接近设备输入板通常不是问题，因为机器人可用于在测量之间清洗输入板孔，允许随着时间的推移重复使用相同的孔（清洗）。重要的是，如果不需要反应性实验控制，或者如果不是基于测量，机器人功能也可以用于处理和存储培养样本，以便在实验结束时进行一次性离线测量，从而实现具有灵活时间分辨率和范围的自动测量。ReacSight 还提供了一些软件挑战的解决方案，这些软件挑战应该解决，以解锁多生物反应器的自动测量和反应实验控制（图 1b）。首先，需要对平台的所有仪器（生物反应器、移液机器人、测量设备）进行程序控制。其次，一台计算机应该与所有仪器进行通信，以协调整个实验。ReacSight 将 Python 编程语言的多功能性和强大功能与 Flask web 应用程序框架的通用性和可伸缩性相结合，以应对这两个挑战。事实上，Python 非常适合轻松构建 API 来控制各种仪器：有完善的开源库用于控制微控制器（如 Arduinos），甚至用于基于“点击”的控制 GUI 专用软件驱动缺少 API 的封闭源代码仪器（pyautogui）。重要的是，开源、低成本的吸管机器人 OT-2（Opentrons）附带了本地 Python API。Hamilton 机器人也可以通过 Python API 进行控制。然后，Flask 可用于公开所有仪器 API，以便通过本地网络进行简单访问。然后，从一台计算机协调对多个仪器的控制的任务基本上简化为发送 HTTP 请求的简单任务，例如使用 Python 模块请求。HTTP 请求 还可以使用社区级数字分发平台Discord 实现从实验到远程用户的用户友好通信。这种多功能仪表控制结构是 ReacSight 的关键组件。ReacSight 的另外两个关键组件是（1）通用的面向对象的事件实现（如果发生这种情况，请这样做），以促进反应性实验控制；（2）将所有仪器操作详尽记录到单个日志文件中。ReacSight 软件以及硬件的源文件在 ReacSight-Git 存储库中公开提供。图1 ReacSight：用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。a 在硬件方面，ReacSight 利用吸管机器人（如低成本、开源 Opentrons OT-2）在任何多生物反应器设置（eVOLVER、Chi.Bio、custom……）和任何基于平板的测量设备（平板阅读器、细胞仪、高通量显微镜、pH 计……）的输入之间建立物理链接。如有必要，可使用移液机器人对生物反应器样本进行处理（稀释、固定、提取、纯化……），然后再装入测量装置。如果不需要反应实验控制，处理过的样品也可以存储在机器人平台上进行离线测量（OT-2 温度模块可以帮助保存对温度敏感的样品）。b 在软件方面，ReacSight 通过基于Python 和PythonWeb 应用程序框架 Flask 的多功能仪器控制体系结构实现了全平台集成。ReacSight 软件还提供了一个通用事件系统，以实现反应性实验控制。显示了反应实验控制的简单用例的示例代码。实验控制还可以使用Discord webhooks 将实验状态通知远程用户，并生成详尽的日志文件。曼森自动化高通量发酵实验室曼森机器人自动化技术可根据客户实际需求进行定制化（可实现硬件+软件协同）完成复杂流程自动化。机器人自动化技术与平行反应器组合为生物领域科学研究助力，是实现生物技术biofoundry的重要技术基础；曼森生物致力于满足客户自动化、高通量的需求，推进合成生物技术产品快速产业化。曼森高通量发酵平台曼森实验室自动化系列曼森高通量自动样品检测机器人未完待续文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑 内容审核：郝玉有博士

——专访康宁反应器技术有限公司技术中心主任伍辛军博士【制药网 人物访谈】2021年是“十四五”开局之年，也是全面建设社会主义现代化国家新征程开启之年。在新的起点以及新的发展格局下，制药企业普遍面临高成本、产能扩张的挑战，对于设备需求也发生了明显的改变。那么，与医药研发及生产息息相关的反应器行业企业是如何应对变化的？又是如何帮助药企解决实际难题的呢？对此，制药网专访了康宁反应器技术有限公司技术中心(中国)主任、区域商务总监伍辛军博士。谈变化：康宁公司积极快速响应市场需求 随着市场的发展，制药领域需求也在不断变化，康宁公司是如何快速适应市场发展带来的变化的？为此公司做出了哪些努力？ 伍辛军博士表示，过去几年尤其是2020年疫情以来，整个制药行业发展非常快，其背后是因为行业对药物有更多的呼唤，尤其是药物的生产包括疫苗的生产，能够快速研发或生产这些社会需要的药品变得越来越关键。从2002年到现在，康宁公司在制药领域耕耘已有十几年，随着时间的沉淀，公司在反应器技术领域积累的经验不断增多，在响应市场这方面也具备明显的优势。伍辛军博士回忆道，2020年年初疫情刚爆发的时候，有一家中国客户为了驰援武汉需要利用反应器来合成消毒剂过氧乙酸(PAA)的。康宁的反应器是在法国生产的，面对特殊情况，公司迅速应对，全球团队紧密合作，仅用不到三个礼拜时间就完成了康宁反应器的交付，而这些平常需要花费数周甚至数月才能实现。该项目的交付，展现了康宁技术和服务体系能够助力客户快速响应市场需求。 另外针对制药市场快速发展，例如快速获得药物分子、快速合成、快速生产等方面的需求，康宁公司也推出了多功能制药的平台，快速响应市场。“现在我们国内很多制药企业，还有一些做CDMO的企业，都建有这样一个多功能的CDMO生产平台，可以快速响应客户的需求，以及社会的需求，快速合成这些成品。”伍辛军博士说道。谈突破：康宁近两年来在制药领域取得诸多成果基于170年的发展，康宁公司创造出很多关键技术，其中在中国市场，康宁反应器技术更是以突破性创新快速进入市场。被问及在制药领域的突破，伍辛军博士表示，近两年来，在市场、尤其是广大客户给予公司广大的信任和支持下，康宁在制药领域也取得了很多突破。例如，在浙江医药集团，康宁公司帮助其建立了一个万吨级的医药中间体生产工厂，该工厂于2017年开设，到现在已经连续稳定运行了三年多的时间，截止到今年三月份，已经实现了三万多个小时的连续稳定运行。“对于药品的生产来讲，长时间的稳定运行也是非常有里程碑意义的。”伍辛军博士表示。据介绍，2020年6月18号，康宁公司又宣布推出单台年通量万吨的G5反应器。“在微反应器领域，单台通量可以做到1万吨是一大突破。”伍辛军博士介绍，“这个装置在2019年11月份就已经开设，到今年3月份也达到了1万个小时的连续运行。”要实现智能化就需要先实现连续化。伍辛军博士表示，现在制药企业、精细化工企业都在使用连续流技术，而且应用越来越多。但值得一提的是，当下连续流技术方面的人才仍比较短缺。“企业的用户越来越多，但人才这方面在市场上还是比较缺的，因为学校也没有开连续流技术这门课，所以对于人才这方面也有很多的需求。”据介绍，为快速响应市场需求，康宁公司在2019年开发出Corning Nebula™ Education Kits康宁星云教学平台，这个平台主要帮助学校来进行学生的实训实验，让学生来了解连续流技术并进行操作，帮助企业培养更多连续流方面的人才。“这对于企业在十四五规划做高质量发展方面来说，是非常有意义的，因为我们解决了人才需求问题。”伍辛军博士说。 谈技术：连续流技术帮助药企实现成果转化高效连续化生产已经成为药品生产技术发展的趋势和方向，而连续流技术是实现连续化生产的有效途径。那么，康宁公司是如何利用连续流技术帮助药企实现成果转化的？伍辛军博士提到了两种合作模式。其中通常的做法是，针对有研发实力的制药企业，康宁公司教会企业怎么使用，使其快速地把传统工艺转化成连续化生产的工艺，从而实现产品的连续化；另外一种合作模式则是针对研发实力比较弱的企业，客户告诉公司要做什么东西，由康宁技术团队来帮助其实现连续流的生产工艺的转化，助力企业快速的把技术用在药物的生产过程中。不过，伍辛军博士也指出，连续流技术在制药企业的应用过程中会遇到一些挑战。一方面，因为制药行业不像IT、汽车行业，这些行业发展速度快，新的技术导入相对也比较快，而制药行业对质量、品质的要求非常高，因为药物直接作用于人体，所以相对来说走得会比较慢一点；另一方面，药物品种非常多，比如治疗慢性病的、癌症的、感染的，同时药品的质量要求高，所以对重金属含量、单杂的控制要求非常高，因此品种非常多也是连续流技术在应用过程中遇到的一个非常大的挑战。 那么，康宁公司的连续流技术具有哪些优势？其一，无缝放大。康宁公司在连续流技术领域耕耘了很多年，也非常重视这方面的技术创新。其中在反应器设计这块，康宁公司也充分考虑到药物制造过程中需要解决的问题。如康宁反应器有一个很典型的特点，就是它可以做到无缝放大，从实验室规模到生产规模，可以实现无缝对接。“在实验室开发好了工艺以后，我们可以快速走向工艺化生产。这是通过我们的技术手段来帮助企业实现快速的切换。”伍辛军博士介绍说。其二，快速合成。基于品种非常多，康宁反应器平台本身也有普适性。其平台不是针对哪个反应或者哪个药物品种设计的，而是一个多功能平台，可以进行各个分子的快速合成。其三，降低杂质含量。由于康宁是做材料的公司，在材料领域有着170多年的技术积累，其材料可以耐受很多种物料的腐蚀，包括强酸、强碱的腐蚀，所以可以避免药物制造过程中出现金属离子残留等问题，康宁公司正是通过技术的手段，大大降低杂质的含量，提高药品的质量的。谈挑战：从三个方面帮助药企解决高成本难题 2021年是十四五规划开局之年，但药企普遍面临成本攀升、品种繁多等问题，对此，企业应该怎么应对呢？伍辛军博士指出，制药企业这几年经历带量采购，药物的成本问题越来越突出，尤其是随着药物的发展，人类基因测序已经完成，所以很多药物越来越往多品种方向发展。“我们不可能说建一个很大的工厂只生产一个药物分子，加上量不大，它给企业带来的回报是相对有限的。”针对上述挑战，康宁公司主要做了以下几个方面的工作： 其一，通过技术创新，推出万吨级的生产平台，帮助品种量比较大的企业，降低他们的生产、运营成本。 其二，通过多功能生产平台，生产很多药物分子。在同样一个平台下，可以实现品种之间的快速切换，平摊下来，制药企业的生产成本也会降低。伍辛军博士表示，成本是企业的生命线，康宁便是从这个角度帮助企业进行成本的节约。其三，从实验室规模到生产规模，大大节约制药项目的开发周期。伍辛军博主指出，原来传统的间歇生产模式，从小试到中试再到生产是个非常漫长的过程，尤其是中试过程，本身生产不了很多东西，这个过程中伴随的成本也是非常高的，而康宁可以解决从实验室到生产的放大，帮助企业节约生产的成本。谈前景：康宁公司非常重视中国反应器市场谈及国内反应器市场的前景，伍辛军博士表示：“我们非常看好这个前景，康宁公司也非常重视中国市场，我们在中国的投资已经超过40年，在大陆的投资额超过70亿美金，康宁一直非常重视这个产业。”值得一提的是，反应器产业作为刚起步的产业，市场还不成熟，对此，康宁公司也积极做了很多年的市场培育，高度重视产业的发展。2019年，康宁公司在常州开始计划建立康宁反应器公司全球业务总部，同时把康宁反应器的生产基地、技术中心也建在了常州。另据伍辛军博士透露，在今年6月17号，康宁公司也会建立康宁连续流技术培训中心，“这个培训中心主要帮助企业解决人才的问题。我们不仅会培养企业的人才，还会培养老师，把连续流领域专业人士请过来，给我们的老师做培训，让学校有更多的老师懂这个技术，让更多的学生学习这个技术，这样可以帮助整个行业建立很好的生态链，能够健康地往前发展。” 对于康宁公司而言，今年的第86届API China也是一场非常重要的展会，可以帮助公司进一步拓展市场。伍博士着重介绍了现场带来的以下反应器产品其一，康宁G1连续分离和检测一体化平台。该平台的特点在于能够把连续反应、连续分离、在线检测集成在一起，可以进行药物的研发，快速工艺的开发，同时也可以进行药物公斤级的合成，而且还符合GMP、FDA认证的要求。其二，康宁G4反应器。该平台仍然延续了流动化学核心原理，目前也可以做成一个多功能的生产平台，其特点是占地面积非常小，只需四五十平的建地面积，就可以做两千吨甚至三千吨的年通量的工厂，有了这个平台可以快速合成产品，满足客户的需求，快速给社会提供急需的要求。其三，康宁星云教学平台，该集成化平台于2019年11月推出，此次也亮相于展会上。在康宁展台现场，还有专人对该平台进行演示的实验。据介绍，康宁星云平台是专门针对新时代学生的需求而设计的，“现在很多学生都不愿意学化学化工，我们也在反思这个问题，我们这个平台是针对00后设计的，符合他们使用的习惯，比如我们配备的是10.5寸的大触摸屏，学生在上面点点手指，就可以进行实验操作训练。”伍辛军博士表示，另外，该平台都是集成化的，非常小巧。聚焦本质安全绿色低碳，赋能产学研用创新融合，康宁反应技术中心欢迎制药行业企业咨询交流，一起深入探讨技术，帮助解决社会急需的问题，同时实现制药企业的转型升级，以及制药行业的高质量发展！同时诚挚邀请您关注康宁公司有关6月17日“康宁本质安全智能装备产学研用成果全球发布”大会的新报道！

编者按跟踪智慧实验室的理论研究发展状况、产业发展动态、主要设备供应商产品研发动态、国内外智慧实验室建设成果现状等信息内容。本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿。 本期推文， 编 译 了 Franç ois Bertaux 等 发 表 在 Nature Communications 期刊上的研究论文《使用 ReacSight 增强生物反应器阵列以实现自动测量和反应控制》（Enhancing bioreactor arrays for automated measurements and reactive control with ReacSight），介绍了 ReacSight，一种用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。ReacSight 利用低成本移液机器人进行样品采集、处理和装载，并提供灵活的仪器控制架构。作者展示了 ReacSight 在涉及酵母的三种实验应用中的能力，包括：基因表达的实时光遗传控制；营养缺乏对健康和细胞应激的影响；对双菌株混合群落的组成进行动态控制。因文章篇幅较长，将分为三期来讲述。感谢关注！目录/CONTENT01/引言02/结果 2.1 测量自动化、平台软件集成和 ReacSight 的反应性实验控制 2.2 反应性光遗传控制和酵母连续培养的单细胞解析特性 2.3 使用光实时控制基因表达 2.4 探索营养缺乏对健康和细胞压力的影响 2.5 ReacSight 是一种通用策略：通过吸液功能增强平板阅读器03/讨论01引言小规模、低成本的生物反应器正在成为微生物系统和合成生物学研究的有力工具。它们允许在长时间（几天）内严格控制细胞培养参数（例如温度、细胞密度、培养基更新率）。这些独特的特点使研究人员能够进行复杂的实验,并实现实验的高度再现性。例如，当药物选择压力随着耐药性的发展而增加时，抗生素耐药性的表征，细胞间通信合成路径的细胞密度控制表征，以及使用组合敲除文库在动态变化温度下酵母适应度的全基因组表征。原位光密度测量只能提供总生物量浓度及其增长率的信息，而荧光测量的灵敏度低，背景高。通常还必须测量和跟踪培养细胞群体的关键特征，如基因表达水平、细胞应激水平、细胞大小和形态、细胞周期进程、不同基因型或表型的比例。研究人员通常需要手动提取、处理和测量培养样本，以便通过更灵敏和专业的仪器（如细胞仪、显微镜、测序仪）进行检测。手动干预通常繁琐、容易出错，并严重限制了可用的时间分辨率和范围（即夜间无时间点）。它还阻碍了培养条件对此类措施的动态适应。这种反应性实验控制目前正引起系统生物学和合成生物学的兴趣。它既可以用来维持种群的某种状态（外部反馈控制），也可以用来最大化实验的价值（反应性实验设计）。例如，外部反馈控制可用于解开复杂的细胞耦合和信号通路调控，控制微生物群落的组成，或优化工业生物生产。反应性实验设计在长时间不确定实验（如人工进化实验）的背景下特别有用。通过实现实时参数推断和优化实验设计，也有助于加速基于模型的生物系统表征。原则上，商业机器人设备和/或定制硬件可用于将生物反应器阵列连接到敏感的多样本（通常接受 96 孔板作为输入）测量设备。然而，这对设备采购、设备成本和软件集成提出了巨大挑战。当一个功能平台建立起来时，相应硬件和软件的升级和维护也极具挑战性。因此，迄今为止报告的例子很少。例如，只有两个小组展示了细菌或酵母培养物的自动细胞术和反应性光遗传学控制，设置仅限于单个连续培养物或具有有限连续培养能力的多个培养物。一组还展示了自动显微镜和反应性光遗传学控制单个酵母连续培养。 ReacSight， 一种通用且灵活的策略，用于增强生物反应器阵列的自动化测量和反应实验控制。ReacSight 非常适合集成开放源代码、开放硬件组件，但也可以容纳封闭源代码、 仅限 GUI 的组件（如细胞仪）。首先，作者使用 ReacSight 组装一个平台，实现基于细胞术的特征描述和平行酵母连续培养的反应性光遗传学控制。重要的是，作者构建了两个版本的平台，要么使用定制的生物反应器阵列，要么使用最新的低成本、开放硬件、商业化的光遗传学 Chi.生物反应器。然后，作者在三个案例研究中证明了它的有用性。首先，作者在不同的生物反应器中用光实现基因表达的并行实时控制。第二，作者利用高度受控和信息丰富的竞争分析，探讨营养缺乏对健康和细胞应激的影响。第三，作者利用平台的养分稀缺性和反应性实验控制能力，实现对两个菌株混合群落的动态控制。最后，为了进一步证明 ReacSight 的通用性，作者使用它来增强具有吸液能力的平板阅读器，并对大肠杆菌临床分离物进行复杂的抗生素处理。02结果2.1 测量自动化、平台软件集成和 ReacSight 的反应性实验控制ReacSight 战略旨在增强用于自动测量和反应实验控制的生物反应器阵列， 以灵活和标准化的方式将硬件和软件元素结合起来（图 1）。吸管机器人用于以通用方式在任何生物反应器阵列和任何基于平板的测量设备之间建立物理连接（图 1a）。生物反应器培养物样本通过连接在机械臂上的泵控取样管线发送至移液机器人（取样）。使用移液机器人的一个主要优点是，在测量（处理）之前，可以在培养样本上自动执行不同的处理步骤。然后，样品由移液机器人转移至测量装置（装载）。当然，这需要测量设备的物理定位，以便当其装载托盘打开时，机器人手臂可以接近设备输入板的孔。部分接近设备输入板通常不是问题，因为机器人可用于在测量之间清洗输入板孔，允许随着时间的推移重复使用相同的孔（清洗）。重要的是，如果不需要反应性实验控制，或者如果不是基于测量，机器人功能也可以用于处理和存储培养样本，以便在实验结束时进行一次性离线测量，从而实现具有灵活时间分辨率和范围的自动测量。ReacSight 还提供了一些软件挑战的解决方案，这些软件挑战应该解决，以解锁多生物反应器的自动测量和反应实验控制（图 1b）。首先，需要对平台的所有仪器（生物反应器、移液机器人、测量设备）进行程序控制。其次，一台计算机应该与所有仪器进行通信，以协调整个实验。ReacSight 将 Python 编程语言的多功能性和强大功能与 Flask web 应用程序框架的通用性和可伸缩性相结合，以应对这两个挑战。事实上，Python 非常适合轻松构建 API 来控制各种仪器：有完善的开源库用于控制微控制器（如 Arduinos），甚至用于基于“点击”的控制 GUI 专用软件驱动缺少 API 的封闭源代码仪器（pyautogui）。重要的是，开源、低成本的吸管机器人 OT-2（Opentrons）附带了本地 Python API。Hamilton 机器人也可以通过 Python API 进行控制。然后，Flask 可用于公开所有仪器 API，以便通过本地网络进行简单访问。然后，从一台计算机协调对多个仪器的控制的任务基本上简化为发送 HTTP 请求的简单任务，例如使用 Python 模块请求。HTTP 请求 还可以使用社区级数字分发平台Discord 实现从实验到远程用户的用户友好通信。这种多功能仪表控制结构是 ReacSight 的关键组件。ReacSight 的另外两个关键组件是（1）通用的面向对象的事件实现（如果发生这种情况，请这样做），以促进反应性实验控制；（2）将所有仪器操作详尽记录到单个日志文件中。ReacSight 软件以及硬件的源文件在 ReacSight-Git 存储库中公开提供。图1 ReacSight：用于自动测量和反应实验控制的增强生物反应器阵列的策略。a 在硬件方面，ReacSight 利用吸管机器人（如低成本、开源 Opentrons OT-2）在任何多生物反应器设置（eVOLVER、Chi.Bio、custom……）和任何基于平板的测量设备（平板阅读器、细胞仪、高通量显微镜、pH 计……）的输入之间建立物理链接。如有必要，可使用移液机器人对生物反应器样本进行处理（稀释、固定、提取、纯化……），然后再装入测量装置。如果不需要反应实验控制，处理过的样品也可以存储在机器人平台上进行离线测量（OT-2 温度模块可以帮助保存对温度敏感的样品）。b 在软件方面，ReacSight 通过基于Python 和PythonWeb 应用程序框架 Flask 的多功能仪器控制体系结构实现了全平台集成。ReacSight 软件还提供了一个通用事件系统，以实现反应性实验控制。显示了反应实验控制的简单用例的示例代码。实验控制还可以使用Discord webhooks 将实验状态通知远程用户，并生成详尽的日志文件。03曼森自动化高通量发酵实验室曼森机器人自动化技术可根据客户实际需求进行定制化（可实现硬件+软件协同）完成复杂流程自动化。机器人自动化技术与平行反应器组合为生物领域科学研究助力，是实现生物技术biofoundry的重要技术基础；曼森生物致力于满足客户自动化、高通量的需求，推进合成生物技术产品快速产业化。曼森高通量发酵平台曼森实验室自动化系列曼森高通量自动样品检测机器人未完待续Mediacenter Editor | 曼森编辑文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑 内容审核：郝玉有博士

随着国内生物制药行业的迅速发展，作为固定投入小、节省时间、污染风险低、操作灵活等诸多优点于一身的一次性应用工艺，正被越来越多的生物药研发和生产企业所接纳和采用。艾贝泰作为一次性应用产品的生产供应商，我们不仅为客户提供各类共挤袋；凭借公司自身的研发能力，我们还有一次性应用工艺设备和辅助设备。小编接下来会分几期和大家分享艾贝泰的一次性应用设备类产品。我们就从这个系列中的WAVE波浪式生物反应器开始吧。 艾贝泰 WAVE波浪式生物反应器 艾贝泰推出的这款WAVE波浪生物反应器适用于工艺开发、研究、种子扩增细胞培养和 cGMP 生产操作。设备采用非介入的波浪式摇动混合,提供细胞培养温和低剪切力高溶氧的细胞培养微环境,有利于改善培养过程中的细胞状态,提高细胞密度和产量。 产品特点：1. 安装简单，开机即用，清洁简单；2. 原装进口HMI和PLC ；3. 精确可控的摇摆⻆度及摇摆速度； 4. 提供多种功能模块式组合，包括称重，数据打印，恒温控制，PH控制，DO控制，气压保护等直接适配用户需求；5. 三级权限保证用户数据安全； 系统搭配艾贝泰Haimore系列预灭菌的一次性WAVE生物反应袋,能够有效的降低污染风险,提高整体细胞培养成功率。常规规格10L、20L、50L，可根据要求定制不同的配置。 一次性WAVE生物反应袋 WAVE波浪式生物反应器部分型号订购信息（可根据需求定制）货号描述WBS0000-1A 不锈钢材质、控温WBS0000-2A 不锈钢材质、控温、称重WBS0000-3A 不锈钢材质、控温、称重、pH监测WBS0000-4A 不锈钢材质、控温、称重、pH监测、DO监测WBS0000-4B 不锈钢材质、控温、pH监测、DO监测、气压保护WBS0000-5A 不锈钢材质、控温、称重、pH监测、DO监测、打印 *更多产品详情了解，请联系当地销售同事

/// IKA 荣获今年的iF设计奖。该奖项授予工业/工具类的新型智能实验室生物反应器，因其符合人体工程学的设计和直观的操作优势。2023年6月1日，施陶芬。HABITAT生物反应器成功打动了由133位成员组成的独立的iF设计奖评审团。 事实证明，即使高度复杂的设备，也可以轻松愉快地工作。作为第一个带盖支架的实验室生物反应器，它为用户节省了大量操作，确保了符合人体工程学的工作和整洁的实验室。特别的“混沌混合"模式能够实现更快、更高效的混合。直观的操作界面缩短了熟悉时间。 IKA与所有相关的开发商和设计师分享了获得这一久负盛名奖项的激动心情。HABTAT生物反应器是来自56个国家提交的近11000种产品之一。iF设计奖自1954年起颁发给杰出设计，是世界上重要的设计奖项之一。关于 IKA IKA 集团是实验室前处理、分析技术、 工业混合分散技术的市场先驱者。电化学合成仪、磁力搅拌器、顶置式搅拌器、分散均质机、混匀器、恒温摇床、恒温培养箱/烘箱、移液器、研磨机、旋转蒸发仪、加热板、恒温循环器、粘度计、量热仪、生物反应器、化学合成釜、实验室反应釜等相关产品构成了IKA 实验室前处理与分析技术的产品线；而工业技术主要包括用于规模生产的混合设备、分散乳化设备、捏合设备、以及从中试到扩大生产的整套解决方案。IKA 还与世界著名大学和科学家进行着密切的合作, 支持其在科研道路上不断探索。我们致力于为客户提供更好的技术, 帮助客户获得成功。IKA 成立于1910年，集团总部位于德国南部的Staufen，在美国、中国、印度、马来西亚、日本、巴西、韩国、英国、波兰等国家都设有分公司。 艾卡（广州）仪器设备有限公司是IKA 集团于2000年设立的全资子公司，主要负责中国和蒙古国的产品、技术和服务支持。

日前，Applikon Biotechnology位于中国广州的工厂正式开张。新厂位于广州新建立的高新技术科技园&ldquo 科学城&rdquo ，包括办公室、仓库、生产设施、QA/QC测试部和技术支持部。新工厂能够提供Applikon生物反应系统，产品范围从实验室规模到生产系统，涉及中国市场的制药和生物技术行业。新工厂开业典礼　　据悉，这家生产工厂自2013年年底已开始运营，目前已组装生产出了50套生物反应系统。这一新增的供应量是必要的，以便能够满足中国、美国和世界其他市场对Applikon生物反应器不断增长的需求。　　Applikon公司是全球生物反应器三大品牌生产商之一，开发、生产和供应研究和生产用途的反应器系统。公司总部位于荷兰，其蒸汽锅灭菌的生物反应器是世界工业的标准，从实验室到中试规模的生物反应器一直都是行业的领导者。Applikon Biotechnology能为用户提供从筛选、实验室到中试、生产(1L-25000L)的微生物、动物细胞培养和植物细胞培养的全系列的生物反应器。（编译：刘玉兰）

Graz, Austria（奥地利,格拉茨）,2021年9月14日— 康宁公司和Microinnova最近在位于格拉茨附近的工厂举行了康宁高通量-微通道反应器（AFR）应用认证实验室（AQL）成立庆典。该应用认证实验室能够为地区客户提供有效的连续流化学演示、工艺可行性试验验证、和连续流合成工艺开发服务。康宁在欧洲还有另一家AQL位于比利时的Liège（烈日）大学，于2017年开业，这两家实验室与全球范围内的其它几家AQL一起，意在为各区域客户提供便捷高效的AFR技术支持。MicroinnovaMicroinnova是一家创新型公司，专注于化工过程开发、工艺设计、以及连续流中试和大生产装置的综合服务。基于关键工艺参数集控方法，Microinnova使用多种技术强化过程合成、改善下游加工和配方环节，从而提升集成工艺的整体性能。Microinnova最近在格拉茨的工厂建立了氟化工实验室，使用了康宁G1碳化硅反应器，有效地实现了剧毒和强腐蚀化学反应体系的本质安全工艺开发和优化，帮助制药、精细化工、特种化工客户创造更好终端产品。Alessandra Vizza 康宁反应器技术区域商务总监“我们在过去几年里与Microinnova有着紧密的合作。两家均把创新作为公司核心价值，对本质安全连续流反应技术的应用充满使命感。康宁的设备和材料确保了更稳定的化学反应，降低了危化品生产过程中潜在的风险——这正是AFR技术核心价值所在。”该实验室的成立将有助于Microinnova拓展其在欧洲制药、精细化工和特种化工行业的客户资源。Dirk Kirschneck 博士 Microinnova战略总监“我们作为一家工程系统集成商，旨在不断提升在强放热、快反应、或高腐蚀反应体系工艺开发优化和工业化上马的能力。基于两家公司自2007年以来的强有力合作，我们作为康宁反应器应用认证实验室之一，非常期待与康宁共同开发更多未来项目。”“我们正在欧洲积极尝试学术届、企业界的连续流技术人才教育” Alessandra总监说“ 我们相信康宁全覆盖的产品线，加上与Microinnova类型的公司合作将有助于实现我们的目标。

/// 德国IKA HABITAT 细胞生物反应器，是新型流感疫苗制备工艺的好拍档。全球每年因季节性流感病毒感染，约造成300-500万例重症和29-65万例死亡，对人类社会造成的损失无疑是巨大的，破坏力也是灾难性的。一波接一波的甲流疫情不断考验着人类免疫系统对病毒的抵抗能力，甲流高效药磷酸奥司他韦可以帮助人们在流感病毒入侵期间进行治疗，而让人体尽早认识流感病毒才可达到预防传染的效果。流感疫苗是预防流感有效的方式。早期流感疫苗的制备路线病毒灭活疫苗是最为经典和传统的疫苗。20世纪40年代，科学家在鸡胚中研制出第一个全病毒灭活疫苗，并在20世纪50年代发展成至今仍在使用的鸡胚生产灭活流感疫苗的成熟工艺。全病毒灭活疫苗可激发个体产生良好的免疫反应，但全病毒疫苗会有热原性和不良副作用的问题。为克服这些问题，新型疫苗不断被推出，像亚单位流感疫苗的问世就进一步提高了疫苗的安全性，降低了疫苗的反应原性。流感疫苗的现代工艺方案鸡胚培养流感病毒的方法虽发展较早，但此类疫苗可能会引起接种者过敏反应，且连续的病毒传代有可能产生不可预期的抗原位点突变，进而导致抗原性改变，从而降低疫苗效力。20世纪50年代末，开发了基于细胞培养的疫苗生产技术。常用细胞包括鸡胚细胞，MDCK（犬肾细胞）、Vero细胞（绿猴肾细胞）等。流感疫苗的开发从传统鸡胚培养平台逐步转向细胞培养平台。IKA HABITAT 生物反应器疫苗制备的好拍档德国IKA HABITAT 细胞生物反应器，是新型流感疫苗制备工艺的好拍档。HABITAT 优势特点：HABITAT 生物反应器集成搅拌、温控、pH监测、DO监测、补料、取样、进气、尾气冷凝、液位监测、消泡监测等全部功能，并可对实验数据进行实时图谱展示，具备警报功能、pH/DO自动控制和内置电极校准程序，并可在断电后自动重启，实时保存数据和导出数据。罐体多规格可选，500ml-10L，有单壁和夹套罐体形式，满足不同应用需求罐体材质为高硼硅酸盐玻璃，接触样品的金属部件为316L不锈钢，全部经电抛光处理易清洁罐体及传感器（消泡电极除外）可置于高压灭菌器内进行灭菌，可重复使用可选配罐盖安装支架，用于2L以上罐盖配件的安装和拆卸控制塔前端有状态指示灯，可辅助监控搅拌、pH、DO、温度、消泡和液位等参数的变化情况，有异常会出现红色警示特别的新型chaotic mixing混沌混合方式，可加速底物的混合效率集成的4个Watson Marlow 泵，方向和速度可调，方便泵入和泵出不同的液体(如酸，碱，消泡剂，补料试剂)内置 4 个质量流量控制器用于供气控制：N2、O2、空气和 CO2 等10.4英寸大屏平板电脑，内置软件，操作友好，用户可将平板拿在手中对参数进行设置调整关于 IKAIKA 集团是实验室前处理、分析技术、 工业混合分散技术的市场先驱。电化学合成仪、磁力搅拌器、顶置式搅拌器、分散均质机、混匀器、恒温摇床、恒温混匀器、移液器、研磨机、旋转蒸发仪、恒温循环器/水浴/油浴、加热锅、加热板、粘度计、量热仪、生物反应器、发酵罐、化学合成釜、实验室反应釜等相关产品构成了IKA 实验室前处理与分析技术的产品线；而工业技术主要包括用于规模生产的混合设备、分散乳化设备、捏合设备、以及从中试到扩大生产的整套解决方案。IKA 还与世界著名大学和科学家进行着密切的合作, 支持其在科研道路上不断探索。我们致力于为客户提供更好的技术, 帮助客户获得成功。IKA 成立于1910年，集团总部位于德国南部的Staufen，在美国、中国、印度、马来西亚、日本、巴西、韩国、英国、波兰等国家都设有分公司。 艾卡（广州）仪器设备有限公司，是IKA 集团于2000年在广州设立的全资子公司，为中国区客户提供产品技术和服务支持。

生物反应器的应用生物反应器在生物技术，工艺开发和研究中发挥着至关重要的作用，其主要应用包括：1. 细胞株开发：台式生物反应器可用于评估各个细胞株的性能，包括生长和表达效率，这有助于确定最适合进行进一步工艺开发和放大的候选细胞株。2. 工艺开发：台式生物反应器广泛应用于工艺开发的早期阶段，包括了参数优化和工艺放大两方面，首先在较小规模上优化温度，pH，DO等工艺控制参数，然后再进行工艺放大研究，降低放大至较大体积的生物反应器中可能存在的成本和风险。更复杂的工艺开发包括了增强型工艺，例如灌流培养和连续培养。3. 培养基优化：台式生物反应器可以用于优化培养基和补料策略，以改善细胞生长、活力和蛋白质表达，有助于实现高效，稳定且成本可控的大规模细胞培养。4. 工艺表征：台式生物反应器可进行工艺缩小研究，在较小规模上模拟较大生物反应器的条件，有助于了解和解决工艺放大过程中可能出现的限制性因素，如氧气传质、混合效率、CO2分压和剪切力。5. 质量源于设计（QbD）：可以在台式生物反应器规模实施QbD开发原则，系统地研究和优化关键工艺参数，以确保产品质量的一致性。6. 临床样品制备：符合GMP要求的台式生物反应器系统，可用于临床前研究或早期临床试验中的小规模生产，以快速、经济地生产小批量的治疗性产品。Reference:cell culture bioprocess engineering, second edition细胞生长所处的生理压力生物制药中，CHO细胞作为常用的重组蛋白的表达体系，优化其生长和产物表达效率至关重要，然而生物反应器中CHO细胞却面临着多方面的生理压力，包括培养条件、营养供应和环境参数有关的各种因素，因此需要反应器提供良好的工艺参数控制，以维持合适的细胞生长微环境。 营养限制：CHO细胞的能量和生物合成严重依赖葡萄糖，葡萄糖浓度过低会导致细胞新陈代谢压力和活力降低；氨基酸是蛋白质合成所必需的，特定氨基酸含量不足会影响细胞生长和蛋白表达；细胞培养基中的生长因子、维生素和微量元素的不足也会影响 CHO 细胞的生理机能。 温度：温度波动会影响细胞的新陈代谢，对于细胞生长和蛋白表达通常所需最适温度不同，需要制定针对性控制策略。 pH值波动：pH 值的变化会导致培养基的酸化，影响分子的电离状态，并影响细胞的新陈代谢，维持pH值在最佳范围内对细胞活力和表达至关重要。 溶解氧浓度：溶解氧浓度过低会导致供氧不足，造成细胞应激，影响细胞生长和蛋白质表达。 二氧化碳分压：二氧化碳分压影响了pH控制，细胞代谢和生理功能，需要加以及时的检测和有效的控制策略。 渗透压：代谢物积累或营养浓度过高导致的高渗透压会对细胞造成压力，这会影响细胞体积大小调节和整体细胞功能。 剪切力：生物反应器中的搅拌和通气产生的能量耗散会对细胞造成剪切应力，过大的剪切应力会损伤细胞结构并影响其生产率。 代谢副产物：细胞新陈代谢产生的有毒副产物（如乳酸、氨）的积累会对细胞活力和蛋白表达产生不利影响。 细胞密度：高细胞密度和细胞聚集会导致营养和氧气的限制，造成压力，有效的混合和充分的氧气供应对防止这些问题至关重要。理解细胞所处的生理压力环境对于工艺条件优化，增强细胞活率，获得高表达产物和目标质量属性非常关键。工艺过程参数的控制在了解了细胞所处的生理压力之后，遵循质量源于设计（QbD）的指导原则，通过风险评估的方式确定关键工艺过程参数（CPP）, 重要工艺过程参数（KPP）及非重要过程控制参数（Non-KPP），制定参数各自的设定空间（DS），并在操作范围内进行控制，这整体上需要工艺过程分析技术（PAT）及生物反应器所配置过程控制策略，以提供一致的工艺性能和产品质量（CQA）。图片来源于网络生物反应器常用控制策略 开环控制：开环控制系统应用一组预定义的控制输入或设定点，而不连续测量实际输出，系统假定输入将实现所需的输出，而无需实时反馈。该控制策略的准确度依赖于高精度及快速响应的硬件配置。 闭环（反馈）控制：闭环控制使用传感器持续监测系统输出，将其与所需设定点进行比较，并实时调整控制输入以保持所需的条件。这种方法能更好地适应过程中的变化和干扰。该控制策略的准确度依赖于控制器模式，参数的预设和调节。 前馈控制：前馈控制可预测系统中的干扰，并在干扰影响输出之前调整控制输入。它是对反馈控制策略的补充。生物反应器控制器策略的应用 PID控制：PID 控制是一种闭环控制策略的实现形式，通过比较设定值和实际值（误差），使用比例、积分和微分项来计算控制输出。比例部分使用增益（Gain）乘以误差进行输出；积分部分累积 CV（控制输出）随时间变化的程度，以纠正误差；微分部分分析参数过去的变化率，并将其推断到未来，其动作单位为秒（你想推断多远），可以让回路在发生突发事件时迅速做出反应，但很容易受到测量噪音的影响。 PID同时可以结合死区（DB, Dead Band）来使用，例如pH的PID控制，细胞对于pH有一个适应范围，设定合适的DB值，避免酸，碱的反复添加和渗透压的升高。 级联控制：级联控制涉及主控制器与子控制器，主控制器的输出作为子控制器的设定值，从而更好地抑制干扰；子控制器可以为一个或多个，通过顺序级联或同时级联，以满足不同复杂程度工艺的需求。例如DO控制中，主控制器为DO PID控制器，子控制器为Air，O2，搅拌等控制器。 Profile控制：为控制器的设定值设定随时间变化的程序，控制器接受该设定值进行开环或闭环控制。例如补料泵的控制中，根据预测的细胞密度增加情况调整补料速度供给率，从而实现对营养物质浓度的前瞻性控制。复杂工艺应用需求常见的细胞培养方式为补料分批工艺（Fed Batch），需要多级的种子扩增步骤，主反应器中也需生长至稳定期进行蛋白表达，因此所需设备成本高，占地空间大，生产效率较低且产品质量一致性存在差异。随着灌流培养基，细胞截留设备及PAT技术等方面的发展，增强型工艺（Process Intensification）在生物制药中逐渐得以应用。根据对细胞和蛋白的截留，增强型工艺分为Concentrate Fed Batch, Dynamic perfusion及Continuous Perfusion等不同形式。Reference：Perfusion Cell Culture Processes for Biopharmaceuticals灌流工艺的开发通常在台式反应器中进行，相比Fed Batch系统具有如下组成及特点： 反应器从结构设计到工艺验证上应能支持系统长时间无菌培养的要求。 反应器的通气及搅拌系统配置应当满足高细胞密度培养对于传质和混合的要求，并进行充分的表征，以评估放大过程中的限制性因素。 细胞截留装置：支持切向流或声学细胞截留装置的无菌连接，截留装置控制器可选择接受生物反应器控制，细胞在截留装置中所受的生理压力（剪切力，温度变化，溶解氧浓度等）应当加以控制。 PAT整合：系统应当支持额外的电极整合，实时监控细胞密度、活力、二氧化碳分压等关键参数。 外置设备的拓展：可拓展外置天平等设备。 自动化控制系统：系统应配置自动化灌流程序或配方，实现高精度自动化的灌流速率，反应器液位及细胞密度控制，减少灌流工艺长时间培养过程中复杂的人为操作所带来的风险。英赛斯NestoBR台式生物反应器NestoBR是一款基于生物工艺进行设计和研发的先进型台式生物反应器系统，应用于生物制药及生物技术等方向的工艺研究和开发，系统设计满足生物行业对于反应器的高性能及法规方面的要求，可降低用户实验的批次失败风险，提高工艺开发能力，加速生命科学的研究发现，实现稳健化的技术转移。NestoBR产品特点紧凑化的结构设计：集成式工业控制器，直观的用户界面与交互；减少设备空间需求，易于使用。严格的材料选择及处理：高硼硅玻璃，耐高温，耐腐蚀；316L不锈钢，表面抛光及钝化处理，，易清洗，易清洁；垫圈采用EPDM材质，符合cGMP要求。基于工艺理解的产品设计：从细胞生所处的生长微环境出发，进行功能设计，拓展工艺可操作空间，保障批次稳定。丰富的高性能硬件配置：灵活的硬件配置方案，满足不同细胞或工艺在培养体积、温度控制、搅拌控制、通气控制等工艺方面的差异化要求。高级自动化软件架构：ISA88批处理控制高级自动化软件架构，将物理硬件、操作程序和个性化工艺的紧密的结合，为控制系统提供安全性，稳定性保障。符合cGMP法规要求： 根据用户需求，提供从设计、测试、验证、文件等一系列技术服务；系统设计与验证遵循ISPE GAMP5。快速稳定的自动化参数控制：控制系统配置不同的控制策略，实现快速，稳定，灵活的工艺过程参数自动化控制完善的批次过程监控与管理：系统配置趋势图，批次报告，用户管理，审计追踪功能满足复杂工艺应用需求：NestoBR提供长时间运行的无菌保障，完善的设备表征数据，可集成PAT，外置设备与灌流装置，可新增控制回路实现自动化灌流工艺操作。全面的安全性保障：提供生物反应器在使用，批次，软件，数据，工艺等方面全方位的安全保障。

微反应这一新工艺发展到今天，已经从单个微反应器加两个泵的简单装置的1.0时代，逐步演变为带有过程监控和简单软件记录的2.0时代，随着微反应器的广泛应用和欧世盛在底层硬件及软件的大量创新性研发，以及物联网、大数据和人工智能的飞跃进步，微反应工艺将彻底进入3.0时代。近几年来，欧世盛公司在几百家制药及精细化工的头部用户应用中，总结大量经验，先从硬件方面解决了不同物料的供液问题及长周期供液的精度问题，还在反应器层面大量验证，开发出一系列适应于不同反应、具有应用成功经验和微反应本身数据验证的均相及非均相成熟微反应器。在此基础之上，为解决单一微反应器占用实验室空间大，更换泵及反应器模块不方便的一些痛点，结合微反应器样品采样、在线检测设备及微反应软件工作站，最终研发成型由各个反应模块自由插拔的微反应器模块化平台，让用户能够针对具体的反应需求，快速选用适合自己需求的微反应器，并且保证每次的实验条件准确无误，具有高重复性。另外，针对微反应器的工艺要求进行了定制化设计，将配套的工艺参数与反应器相匹配。如RTD或分割因子参数，还需要测量单步反应的反应热，这些都是利用微反应器做产品研发必需的基础工作。微反应工艺从1.0的泵+反应器组合、发展到2.0的过程监控及软件记录，进而往3.0的以AI+平台为核心的解决方案出现。这是欧世盛团队在软硬件方面进行了大量创新研发，并结合大批用户使用经验案例，潜心研究反应工艺、不断优化和设计工艺去创新反应器设计，这是突破关键技术瓶颈的革新性方案，是摆脱现有的行业痛点，走向实现数字化、智能化、模块化的规模化应用微反应技术的全新之路。欧世盛公司联合创始人CTO杨国欣将在本期公益大讲堂上就以上这些热点问题逐一展开说明，敬请期待。课程名称微反应工艺3.0解决方案课程时间4月28日 19:30课程目录01新一代DIY微反应合成平台02目前微反应器能解决哪些反应03如何快速完成小试工艺04如何制作适合自己的微反应器课程讲师杨国欣 欧世盛（北京）科技有限公司创始合伙人CTO 讲师简介● 2000年本科毕业于清华大学电子工程系。● 2001年开始从事分析仪器设备研发，期间主要从事光谱、色谱类仪器开发工作。所负责的“PORS-15快速便携式光谱仪”项目，荣获北京市平谷区科学技术进步一等奖。● 2015年开始从事流动化学实验室设备整体解决方案产品开发，经过4年多产品开发，带领团队陆续推出一系列适合于流动化学实验室相关产品，包括全自动加料系统，双注射高压恒流输液泵、全自动背压阀、在线温度控制器、在线温度采集器、在线压力采集器、在线UV-Vis检测器、在线傅里叶红外检测器、在线样品采集器及流动化学系统管理软件等。

70年前的1953年4月，沃森（J.D. Watson）和克里克（F.H.C. Crick）提出遗传物质DNA的双螺旋结构，揭开神秘的生命面纱。经过70年发展，人类对生物技术的认知，从解构（re-solve）走向了重建(re-bulid)。借助合成生物学技术，我们可以对微生物进行编程以制造特定化合物，这一过程称为“生物制造（bio-made）”。此类技术的产业化可以促使生物基原料替代石化原料来制造塑料、燃料、材料和药品等产品。在技术进步推动产业变革时，新一轮的技术竞争也在全球范围内悄然展开。2022 年 9 月 12 日，美国总统拜登已经正式签署了一项行政命令，以启动“ 国家生物技术和生物制造计划” （National Biotechnology and Biomanufacturing Initiative）。预测在本世纪末之前，生物工程可能占全球制造业产出的三分之一以上，价值接近30万亿美元。同年，中国发改委也明确将合成生物学列入《“十四五”生物经济发展规划》，生物基材料、新型发酵产品、生物质能、生物制造成为备受重视的前沿领域。在此发展背景下，2022 年 6 月，由美国国防部支持美国生物制造的公私合作项目 BioMADE，发布了一份关于推进生物反应器设计和开发的特别项目呼吁。作为回应，2023 年 4 月 19 日，BIoMADE 宣布五个新项目，这些项目专注于开发更高效、成本更低廉、更灵活且可重新部署的生物反应器，以推进美国生物经济和生物制造目标的实现。BioMADE 是在美国国防部授意下于 2021 年 4 月启动的工业生物制造创新研究所，旨在打造一个可持续的、美国国内的端对端的工业生物制造生态系统。由 BioMADE 成员 Capra Biosciences 公司、Amyris 公司、Geno 公司和来自爱荷华州立大学的两个团队领导的项目团队提出了生物反应器硬件、软件、传感器、建模和自动化方面的技术创新，以在商业规模上更高效地生产生物基产品。项目包括：（1）开发连续式 Taylor Vortex 发酵-提取-分离器：通过将产品提取和分离集成到生物反应器本身，研究人员将提供灵活、模块化和可重新部署的生物反应器设计。成员：爱荷华州立大学（2）生物反应器梯度的建模和模拟以预测放大性能：该项目侧重于开发和验证工作流程，以根据实验室实验预测演示规模的产油发酵性能。成员：Geno 公司（3）将基于废物的原料转化为维生素 A 的模块化生物膜反应器：项目合作伙伴将推进关键生物反应器自动化、下一代传感和新型连续流分离方法，以将Capra Biosciences 公司的生物膜反应器扩大为自动化试验工厂。成员团队：Capra Biosciences 公司、波士顿大学、Next Rung Technology 公司（4）用于机器学习（ML）的产品质量传感器-模块化生产工厂的流程优化和控制：这个由学术和行业研究人员组成的团队将创建一个通用的机器学习框架，用于优化和控制生物反应器，以减少设计新流程和改进所需的资源产品质量贯穿整个生产过程。成员团队：爱荷华州立大学、诺维信公司（5）MONDE 项目：为了尽量减少或消除某些重组产品的抑制作用，该项目将评估对无菌生产发酵罐的设计和操作的修改。成员团队：Amyris 公司、Sudhin Biopharma 公司曼森生物平行生物反应器JOY1-500优异的平行性 同一实验在不同的反应器上获得相同的实验结果，极低的系统误差，保证了设备间重现性补料的精确性 补料控制精度高，正常＜2%，不超过5%；速度可以控制到100ul/小时操作的易用性 一个人可以操作16个发酵罐，一个100㎡的实验室可以放置200多个JOY4型反应器控制的先进性 领先的AFDP主板芯片控制技术，控制精度高、故障低、易维护检测可扩展性 可接40多个外设传感器，如拉曼、红外、活细胞等新型传感器，并实现自由通讯文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作

上期讲到分批补料微型生物反应器设计的内部补料策略（点击此处查看），本期将讲述外部补料策略及结论。外部分批补料策略在外部分批补料系统中，基质从外部储器补料。该策略的主要优点是增加了灵活性和过程控制能力。然而，由于补料需要额外的基础设施，外部分批补料系统固有地更复杂且操作成本更高。3.1自动化液体处理系统使用液体处理工作站可以实现高通量采样以及向 MTP 或平行 MBR 中添加液体。例如，RoboLector®包括集成的 BioLector®（mp2-Labs，德国）MBR 筛选平台。自动取样编程为每 24 小时一次。补料和取样均在不中断摇动的情况下实现，从而最大限度地减少对氧气传输的干扰并防止细胞沉降，从而允许获得代表性的样品。与脉冲补料策略相关的关键挑战是缺乏连续的补料供应，这导致细胞代谢中的振荡并限制与工业规模发酵的可比性，在工业规模发酵中，指数补料策略更常用。Jansen 等人于 2019 年开发了一种自动反馈调节的基于酶的分批补料系统(FeedER)。可以通过控制添加来实现定义的指数生长速率。Ambr®平台通过添加泵送液体管线，可以向每个单独的反应器中连续添加液体。克服了间歇补料的局限性，有利于实施连续补料方案和更严格的 pH 控制。Bioreactor48 平台（2mag，德国）与Freedom EVO(TECAN，瑞士) LHS 相结合，以实现分批补料和过程控制。Bioreactor通过 LHS 向含有 β-呋喃果糖苷酶的培养物间歇投加蔗糖，使可代谢的果糖和葡萄糖得以连续释放。对间歇葡萄糖和酶促摄食策略的比较表明，生物量累积非常相似，但是，连续(酶促)摄食增强了 GFP 荧光。DO 振荡在间歇补料培养物中显著更大。3.2 用于分批补料微生物反应器系统的微流体和微型阀技术与自动 LHS相关的一个关键挑战是补料的间歇性。近来，微流体技术已经被实施，其目的在于开发更精确的工业过程的按比例缩小模型。微流控生物反应器系统涉及对小体积流体的受控操作。在 Mardanpour 和 Yaghmae 研究中，使用大肠杆菌作为生物催化剂，在微流控微生物燃料电池(MFC)中以分批补料模式从葡萄糖和尿素产生生物电。为了构建微流控 MFC，使用具有单个微通道的聚甲基丙烯酸甲酯板作为主体，使用镍基阳极和负载铂的碳覆盖阴极作为主体顶部和底部的电极，通过这种方式，亲水性镍表面吸收阳极电解液并促进细胞附着，从而促进生物膜的生长。为了确定最适合再现大型生物反应器波动条件的微流体系统，Ho 等人比较了三种广泛使用的微流体设计。该研究表明，微流体系统的设备设计在定量和灵敏地再现典型工业规模生物反应器中的不均匀性方面起着关 键作用，可能会影响分批补料系统的工艺产率。微流控FlowerPlate 技术最近被用于优化谷氨酸棒杆菌的绿色荧光蛋白(GFP) 生产。Morschett 等人开发了一种高通量、并行化的 pH 控制分批补料培养工作流程，可在线监测微孔板中的生物量、pH 值、DO 和荧光。每排的两个容器中分别加入葡萄糖-尿素补料溶液和 3M 磷酸(单侧 pH 控制)。将具有不同补料策略(脉冲、恒定、指数)的分批补料工艺与标准分批工艺进行了比较。商业微基质(Applikon Biotechnology，荷兰)平台是一种接近连续补料的替代方法，这种方法便于通过微型阀对每种单独的 μBR 进行独立的液体添加。该最先进系统基于标准 24 孔深孔板，工作体积为 2–7mL，具有集成的荧光团 pH 和溶解氧传感器，以及每个单独孔的独立气体和液体添加量。3.3 外部补料策略总结具有自动外部补料和严格控制工艺参数的新型 MBR 技术的最新进展，使得能够更接近地模拟工业规模的生物过程。通过自动化，实验的吞吐量和精确度得到了显著的提高。机器人 LHS 已证明了在微尺度下有效高通量分批补料培养的潜力。它们可以与现有硬件相结合，并易于编程，以实现广泛的实验应用。通过安装液体处理机器人和分析设备，对 Bioreactor 培养平台进行了改造，实现了全自动受控分批补料培养，并具有自动取样和在线样本分析功能。Mühlmann 等人的一项研究也证明了 RoboLector®平台的适应性，为了实现自动补料培养基制备和细胞培养，安装了额外的冷却器、加热器摇动器和真空站。移液操作可以预先编程以执行定义的补料配置文件并以高精度重复多次。LHS 补料的另一个限制是它的间歇性。微流体设备提供连续的补料供应，以更接近地代表工业规模条件。可以使用微流体装置分配小体积，使得它们对单个细胞的研究特别有吸引力。由于对分离细胞的研究允许将细胞内效应与细胞间或群体效应区分开来，因此这可能有利于菌株的发育。具有外部补料和无创在线监测的自动化并行MBR 平台允许在相对短的时间内生成大量高质量数据集。然而，由于高设备成本和广泛的编程要求，投资比更简单的内部系统要大得多。结论在过去的十年中，微量高通量分批补料培养技术取得了长足的进步。已经开发了各种复杂性和硬件要求不同的补料机制，使得流式分批培养越来越容易获得。由于与传统的分批培养系统相比，分批补料系统可以更接近地模拟工业规模条件，因此它们可以最大限度地降低与生物工艺规模相关的风险。尽管成本相对较低且易于实施，在整个培养过程中不可能进行精确的补料速率控制，并且补料通常仅限于单一基质。通过引入外部硬件，可以实现更复杂的补料分布和过程参数(如 pH)控制。自动液体处理机器人可被编程为响应于过程参数与指定设定点的偏差或根据预定义的补料曲线执行液体添加。最近，自动化液体处理机器人的可负担性有了显著提高，然而，为确保其广泛应用，有必要开发标准化操作程序和直观的软件，以便于其简单操作。尽管它们的高精度和灵活性很有优势，因为补料是通过间歇推注进行的，但无法实现工业相关的连续补料曲线。然而，这可以很容易地通过耦合 LHS 和酶控制的补料策略来解决。微流体技术也被开发出来，以便于非常小体积的连续精确补料。通过将自动化的高通量分批补料培养平台与实验的战略设计和基于模型的 优化策略相结合，可以显著增强对过程的理解，同时最大限度地减少实验负担。结合实时数据来重新确定最佳补料添加和工艺控制策略显示出增强生物工艺开 发的巨大潜力。然而，关键工艺参数的在线和在线分析技术应得到改进，以充分发挥基于模型的优化，在大多数情况下，对优化至关重要的底物利用率和产物形成等参数仅限于离线分析。对传统技术（如色谱）的快速在线替代品的开发将特别有利于重新设计实验策略。尽管该综述中讨论的技术显示出高效和低风险生物工艺开发的巨大潜力，但目前自动化培养平台的高成本和复杂性限制了它们的广泛应用。此外，这些技术和方法的标准化对于学术界和工业界的共同使用和接受至关重要，未来的工作还应侧重于开发 FOSS 和 FOSH 以提高可访问性。曼森平行生物反应器分批补料应用曼森采用Watson-malow 400A高精度泵头，16 路补料，平均每个罐有四路补料，蠕动泵流量可设定，连续可调；每个蠕动泵的功能可单独分配，可以作为酸泵、碱泵、补料泵、消泡泵、液位控制泵。信息来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975021001944?ref=pdf_download&fr=RR-2&rr=747c4db53ee4ddb1文章来源：本文由中科院上海生命科学信息中心与曼森生物合作供稿排版校对：刘娟娟编辑内容审核：郝玉有博士

p style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/d7d1b172-bc85-414e-a9f1-61ef25af0fc7.jpg" title="1.jpg" style="width: 600px height: 600px " width="600" vspace="0" hspace="0" height="600" border="0"//ppstrong（1） IKA今年7月在中国发布了IKA Algaemaster 10 control光照生物反应器。能了解一下这款产品是怎么诞生的吗？背后有怎样的故事？/strong/pp　　IKA Algaemaster 10 control是源于我们与美国北卡罗来纳大学威尔明顿分校的合作开始的。8年前该校研究人员到IKA考察，打算为他们实验室购买一些设备。/pp　　这些来自MARBIONC研究中心的老师正在进行关于藻类研究的课题，他们希望通过研究发掘不同藻类的潜力，从这些藻类中，能够发现新的产物作为治疗肿瘤的药物、膳食补充、生物质能源甚至用于美容等等。/pp　　在此之前，研究人员在12升的大型细口玻璃瓶中培养藻类，它们占用了大量实验室空间。培养藻类所需的光源来自白炽灯泡，而不是光照生物反应器精确控制的LED灯板。控制所有必需条件非常困难，导致产出很低，而且无法培养出足够数量的微藻。/pp　　今天，我们在藻类研究方面的合作实现了双赢。IKA 研发出让海洋科学家用于测试以及改善实验室的设备，而该校则获得最先进的设备用于培养和测试海洋生物。/pp /ppstrong（2） IKA Algaemaster 10 control光照生物反应器是一款专为科学家设计，用于探寻光合生物（比如微藻）最佳培养条件的完美设备。它的完美仅仅体现在精准控制环境条件和最大限度的降低污染风险？/strong/pp　　Algaemaster 10 control通过控制器可以控制包括光照, 温度, 搅拌, pH, 气体和液体的定量补料。比如光照可以模拟日/夜自然光照，pH值可通过气体或液体调控，而控温则可以连接IKA恒温循环器实现一体化控制，更精准，更方便。由于釜体釜盖可以整体灭菌保证无菌环境，因此可以最大限度地降低污染风险。Algaemaster 10 control除了上述的优点之外，我们接触样品的物料均为惰性材料，对于使用海水培养或者一些对金属敏感的藻类也能得到很好的培养效果。而且得益于IKA在搅拌领域的研发基础，Algaemaster的搅拌速度可以完美地控制在10-100rpm的低转速，更接近自然环境中的真实条件。/pp　　在设备材料的选择上，我们采用了坚固耐用的材料（比如Ultem，这是一种热塑性材料，即使经过多年的高温高压灭菌，依然保持得很好）。在控制器上您可以看到有USB接口，设备可以记录整个实验数据，方便科学家做后续的数据分析整理?所以我们说Algaemaster 10 control就如IKA slogan所说的：designed to work perfectly!/pp /ppstrong（3） 我们也认同光照生物反应器这款产品属于比较小众的市场，它的价格是多少？主要应用在那些行业领域？在中国有多大的市场空间？IKA是如何保障产品利润和产品质量及服务的？/strong/pp　　目前Algaemaster 10 control标准配置市场定价在人民币30万元左右。主要应用在海洋科学研究、微藻研究、生物能源、制药、食品甚至化妆品行业。在中国，微藻研究在生物能源、制药、食品等多个行业的发展越来越重要，也有越来越多的科学家关注微藻研究，我们相信中国的科学家也会对Algaemaster产生很大的兴趣。/pp　　IKA是一家百年德国企业，长青的基业仰赖对产品品质近乎严苛的高标准；IKA不断在新品方面推陈出新，与全球科学家一道，倾听科学家的声音，满足科学家的不同需求，极富创意的设计，极简的操作便利，为科学家安心于科研实验提供保障。同时，IKA在全球的服务网络日瑧完善，以确保用户第一时间享受到来自IKA的专业服务。/p