Emlőssejtek bioreaktoros tenyésztésének Raman spektroszkópia alapú monitorozása és szabályozása
Az elmúlt évtizedben a biológiai eredetű gyógyszerek iránti kereslet jelentősen megnövekedett, elsősorban az emlőssejtek tenyésztési folyamataiból előállított monoklonális antitest termékek esetén. Igen fontos ezen terápiás fehérjék állandó minőségű, biztonságos és költséghatékony előállítása, mely a Process Analytical Technology elvei alapján a folyamat kritikus paramétereinek követésével és szabályozásával érhető el.
Jelenleg a gyógyszeriparban az emlőssejtek tenyésztése során a médium tápanyag és metabolit koncentrációt offline mintavételezés alapján határozzák meg, a sejtek tenyésztéséhez szükséges tápanyag-adagolás pedig manuálisan történik előre meghatározott időpontokban. Ez jelentősen korlátozza a folyamatba történő beavatkozási lehetőségeket, és növeli a selejtes termék képződésének kockázatát.
Kutatásom során egy olyan monitorozó és szabályozó rendszert fejlesztettem ki, amely biztosítja az emlőssejtek tenyésztési folyamatainak alaposabb megértését és lehetővé teszi a kritikus tápoldat komponensek koncentrációjának valós-idejű, inline mérését és szabályozását. A rendszer kialakításához a Process Analytical Technology egyik ígéretes analitikai eszközét, a Raman spektroszkópiát alkalmaztam. A Raman spektrumok kiértékelése során többváltozós adatelemzési módszereket használtam a médium komponensek koncentrációjának meghatározására. A Raman spektrumokat tartalmazó kalibrációs modell segítségével bioreaktoros emlőssejtes fermentációk glükóz, glutamin, glutamát, ammónia és laktát koncentrációjának valós-idejű monitorozását valósítottam meg. A glükóz koncentráció igen fontos paraméter a tenyésztés során; a sejtek nélkülözhetetlen tápanyagforrása, valamint befolyásolja a termelt fehérje minőségét. A glükóz koncentráció szabályozására ún. dinamikus tápanyag adagolási rendszert fejlesztettem ki, azaz a rátáplálásokat a Raman spektrumokból számolt glükóz koncentráció függvényében egy szabályozó rendszer segítségével valósítottam meg. A Raman spektroszkópia alapú visszacsatolásos szabályozás segítségével sikerült alacsony értéken tartani a glükóz koncentrációt a bioreaktoros tenyésztés során.
szerző
-
Domján Júlia
Vegyészmérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Marosi György
, Szerves Kémia és Technológia Tanszék
