如何在細(xì)胞培養(yǎng)過程中、實(shí)時監(jiān)控二氧化碳含量？

在體外培養(yǎng)模型中（比如在生物反應(yīng)器內(nèi)），CO2的測量和監(jiān)控至關(guān)重要。在CHO細(xì)胞等哺乳動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中，溶解CO2濃度的理想操作范圍通常為5 – 30 %，具體數(shù)值由培養(yǎng)過程和所使用的重組細(xì)胞系決定。

溶解CO2濃度過高

生物反應(yīng)器中的溶解CO2濃度過高，會對細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響：有害的代謝變化、生長抑制以及由此導(dǎo)致的生產(chǎn)效率低下。更確切地來講，它還會改變重組蛋白質(zhì)的糖基化模式，尤其是在采用哺乳動物細(xì)胞系表達(dá)模型時。溶解CO2含量較高時(200 – 250 mmHg)，會成為哺乳動物的細(xì)胞毒素。如果沒有對其進(jìn)行快速糾正，會嚴(yán)重影響到批次的生產(chǎn)效率。

溶解CO2濃度過低

人體內(nèi)的二氧化碳濃度為5%，體外培養(yǎng)動物細(xì)胞時，低濃度也必須維持在該水平。雖然發(fā)生的幾率不高，但由于三羧酸循環(huán)中天然細(xì)胞會產(chǎn)出CO2，溶解CO2含量低（低于5 %）時會對細(xì)胞產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，也會對過程的生產(chǎn)效率造成負(fù)面影響。

那如何控制溶解CO2的濃度呢?

溶解CO2或乳酸累積過多時，通常可采用添加堿性碳化液的方式，將pH水平降低到目標(biāo)范圍內(nèi)，或者通過注入空氣或N2剝離液相中的CO2。根據(jù)不同的細(xì)胞系、生物反應(yīng)器的規(guī)格、氣體注入方法和工藝技術(shù)類型，可以采取不同的控制策略，提高細(xì)胞密度。

在線測量的優(yōu)點(diǎn)

在任何離線或旁線測量時，都有可能會出現(xiàn)取樣和測樣之間狀態(tài)不同和時間延遲的問題。使用在線溶解CO2傳感器可提供、實(shí)時的測量。在線檢測的數(shù)據(jù)可用于確定何時應(yīng)該添加或去除CO2，不用考慮生物反應(yīng)器的規(guī)格（H/D比例）、噴頭設(shè)計(jì)、剝離所使用的氣體類型或細(xì)胞系。有報告顯示，的溶解CO2控制策略可提高細(xì)胞生長率，高達(dá)到30 % 。

METTLER TOLEDO InPro 5000i 溶解CO2傳感器

梅特勒托利多突破技術(shù)限制，發(fā)明了可在線測量溶解CO2的傳感器，應(yīng)用于從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線等不同規(guī)模的生物培養(yǎng)過程，開創(chuàng)了市場先河。

InPro 5000i溶解CO2傳感器所使用的電位二氧化碳Severinghaus電極與BGA所使用的相同，衛(wèi)生設(shè)計(jì)符合消毒滅菌和在位清洗的要求。傳感器測量、可靠，響應(yīng)時間短，不會受到pH變化或代謝物（比如葡萄糖、谷氨酰胺、乳酸和銨）濃度的影響，滿足所有生物生產(chǎn)過程工藝的要求。