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Montée en échelle

Montée en échelle efficace de l’échelle de laboratoire à l’échelle de production – utilisation des bioréacteurs à agitation orbitale de Kuhner

Les bioréacteurs à agitation orbitale (OSB) de Kuhner conviennent parfaitement aux cultures de cellules mammifères et humaines ainsi qu’aux cellules d’insectes et végétales. Les bioréacteurs sont disponibles en quatre tailles différentes avec des volumes de travail variables  : 1,5-4,5 L et 4-12 L (SB10-X), 15-50 L (SB50-X), 50-200 L (SB200-X), et 500-2 500 L (SB2500-Z).

Les cuves cylindriques des bioréacteurs acceptent des poches à usage unique 3D et stérilisées aux rayons gamma qui ne nécessitent aucun dispositif de mélange supplémentaire. Différents ports sont incorporés pour permettre l’inoculation, l’aération, l’alimentation, l’échantillonnage et la récolte. Selon le type de poche, il est également possible d’effectuer des mesures en ligne (via des capteurs chimio-optiques intégrés), un contrôle actif du pH et de l’OD, ainsi que les procédés de perfusion ATF et TFF.

Systèmes de cultures à petite échelle à agitation orbitale

Les systèmes de culture à petite échelle à agitation orbitale sont largement utilisés. Des plaques de microtitration (plaques à 12, 24, 48 et 96 puits) avec des volumes de travail de l’ordre du µL au mL sont principalement utilisées pour les criblages à haut débit. Pour le développement ultérieur du procédé, des TubeSpins® (tubes à centrifuger) avec des volumes de travail compris entre 5 et 35 ml et des fioles agitées (jetables) sont utilisés. En fonction de leur taille, les fioles agitées ont un volume de remplissage de 10 mL jusqu’à environ 4 L. 

Quelle que soit leur taille, tous les récipients d’agitation mentionnés ci-dessus ont une caractéristique commune : le mélange orbital du milieu de culture créé par le mouvement orbital de l’agitateur. L’hydrodynamique constante permet une mise à l’échelle efficace des plaques de microtitration, des TubeSpins ® et des fioles agitées, c’est-à-dire de l’ordre du µL au mL et au L.

Pour une mise à l’échelle plus poussée, les bioréacteurs à agitation orbitale de Kuhner peuvent étendre votre procédé jusqu’à une échelle de 2 500 L. Nos systèmes permettent une mise à l’échelle efficace et fluide du procédé, des plaques de microtitration aux bioréacteurs pilotes et de production. 

Avantages des bioréacteurs agités

La géométrie circulaire de la cuve et le type de puissance absorbée créent une hydrodynamique égale dans tous les bioréacteurs à agitation orbitale. La puissance absorbée dans le liquide est transférée à la paroi de la cuve, qui est en contact avec le liquide en rotation – contrairement aux bioréacteurs à cuve agitée où la puissance est transférée uniquement par l’agitateur.

Les bioréacteurs agités sont aérés par un gazage sans bulles. Le mouvement d’agitation fournit une grande surface de transfert de gaz en raison de l’angle de pente du liquide en vrac et en particulier en raison du film liquide qui suit le liquide en vrac. La grande surface de transfert de gaz garantit des valeurs de kLa suffisamment élevées pour un bon apport en oxygène des cellules cultivées.

Dans les bioréacteurs à cuve agitée, les cellules peuvent subir une forte contrainte de cisaillement en raison des valeurs élevées de puissance maximale absorbée aux extrémités de l’agitateur et de l’aération par bulles du milieu. En revanche, la contrainte de cisaillement mécanique dans les bioréacteurs agités est beaucoup plus faible en raison de la puissance absorbée uniformément répartie et de l’aération de surface sans bulles. Le mouvement d’agitation orbital doux et l'injection de gaz sans bulles empêchent efficacement la formation excessive de mousse.

Les capteurs pré-calibrés et les poches jetables stérilisées aux rayons gamma permettent de s’affranchir des procédures de calibration, de nettoyage et de stérilisation élaborées lors de la culture dans les bioréacteurs à agitation orbitale de Kuhner. Aucun agitateur n’est nécessaire pour les bioréacteurs agités, il n’y a pas d’usure des pièces mobiles, ni de problèmes de stérilité liés au joint à bague glissante. Cela permet une mise en place beaucoup plus rapide par rapport aux réacteurs à cuve agitée en acier inoxydable de même taille.

Tous les bioréacteurs à agitation orbitale de Kuhner sont très flexibles en ce qui concerne les différents procédés de culture grâce à leur large plage de volumes de travail. Ils peuvent être utilisés dans la recherche, le développement et dans la production. Les bioréacteurs sont applicables aux procédés de mise à l’échelle ou peuvent servir de réacteurs pilotes ou de production indépendants. Les bioréacteurs à agitation orbitale plus petits peuvent fournir un inoculum pour les bioréacteurs plus grands, par exemple une culture provenant du SB10-X peut servir de pré-culture pour les OrbShakers SB50-X et SB200-X.