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平行生物反應(yīng)器

     生物平行反應(yīng)器具備優(yōu)良生物過(guò)程控制和自動(dòng)化操作,，適于細(xì)胞培養(yǎng)及微生物學(xué)的研發(fā)和工藝開(kāi)發(fā),。平行過(guò)程控制、所有相關(guān)參數(shù)的精確控制,、用戶(hù)自定義方案和眾多自動(dòng)化控制程序等特性,，使得過(guò)程研發(fā)更快捷更高效；如微生物,、光合細(xì)菌,、哺乳動(dòng)物、人類(lèi)細(xì)胞,、干細(xì)胞應(yīng)用以及生物燃料和生物合聚物過(guò)程研究,。

     什么是平行生物反應(yīng)器?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，本質(zhì)是多個(gè)反應(yīng)器聯(lián)用,，但是實(shí)現(xiàn)了多個(gè)生物反應(yīng)器(發(fā)酵罐)的參數(shù)同步設(shè)置,、同步啟動(dòng)、同步停止,、同步標(biāo)定傳感器,、培養(yǎng)基同步滅菌等所有操作條件的同步化，使其保持各項(xiàng)參數(shù)的高度一致性和結(jié)果可重復(fù)性,。為什么是平行生物反應(yīng)器?合成生物學(xué)的一個(gè)主要特點(diǎn)就是高通量化,，這就要求樣本之間要有高度的平行性和一致性，保證結(jié)果可比性和可靠性,。然而,，傳統(tǒng)的多聯(lián)發(fā)酵罐只是把多個(gè)發(fā)酵罐連在一起，其中的每個(gè)發(fā)酵罐的參數(shù)設(shè)置,、啟動(dòng),、停止、標(biāo)定,、培養(yǎng)基的配制滅菌等還是分別操作,，罐與罐之間的這些操作缺乏同步性和條件一致性，結(jié)果誤差極大,。因此,，對(duì)于高通量發(fā)酵過(guò)程來(lái)說(shuō)，只有平行生物反應(yīng)器才能滿(mǎn)足高通量樣本處理需求下的條件一致性,。

平行性-軟硬件結(jié)合

     “平行性"是衡量平行生物反應(yīng)器性能的綜合指標(biāo),，其硬件基礎(chǔ)是如泵,、閥門(mén)等執(zhí)行元件及儀表,、變送器等檢測(cè)元件的穩(wěn)定性(stability)和一致性(consistency),，以及控制系統(tǒng)的穩(wěn)健性(robustness)。平行生物反應(yīng)器的核心功能是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(DoE)和高通量篩選(high-throughput screening),，使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),。因此平行生物反應(yīng)器必須配備具有強(qiáng)大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)(data management system)。同時(shí),，操作平行生物反應(yīng)器工作量大,，容易出錯(cuò)，平行生物反應(yīng)器所配套的軟件必須高度的自動(dòng)化與智能化,。軟,、硬件的結(jié)合是平行生物反應(yīng)器的靈魂，是平行生物反應(yīng)器與多個(gè)獨(dú)立反應(yīng)器聯(lián)用的根本區(qū)別,。

“平行生物反應(yīng)器"與“多聯(lián)反應(yīng)器"的區(qū)別

稍具規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室或者發(fā)酵工廠(chǎng),，都不止有一臺(tái)反應(yīng)器設(shè)備。把這些反應(yīng)器都用來(lái)做同一個(gè)實(shí)驗(yàn),，甚至用于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),，是不是就相當(dāng)于平行生物反應(yīng)器了呢?顯然不是。即便多臺(tái)一個(gè)廠(chǎng)家的生物反應(yīng)器在一起,，所有操作條件都一樣,，原料與菌種也一樣，但是結(jié)果卻總是不一樣,，有幾臺(tái)設(shè)備可能一直高于平均水平,，而另外幾臺(tái)低于平均水平。所以可以明確的說(shuō),，多個(gè)反應(yīng)器湊在一起的“烏合之眾",，是不能稱(chēng)為平行生物反應(yīng)器的?；蛘咧辽俨环衔覀儗?duì)平行生物反應(yīng)器的定義,，也不能勝任平行生物反應(yīng)器最重要的應(yīng)用如 DOE 等定量分析的需要,

平行生物反應(yīng)器“平行性"的關(guān)鍵性決定因素：

      表面看來(lái)“一樣的設(shè)備和操作"，為什么實(shí)際效果會(huì)千差萬(wàn)別呢?其實(shí),，無(wú)論是設(shè)備還是操作,，是無(wú)法做到一樣。攪拌槳尺寸安裝總有誤差,，儀表的精度有限,，模擬量傳輸有損耗。這些細(xì)微的誤差貌似關(guān)系不大,，但是對(duì)于微生物來(lái)說(shuō),，尤其是 E.Coli 這樣20分鐘就能分裂一次的菌來(lái)說(shuō),，設(shè)備和操作之間的細(xì)微差別對(duì)菌體造成的影響也從一代傳遞到下一代，成指數(shù)放大,。即便是理想的情況,，假設(shè)所有硬件都一樣，流體的運(yùn)動(dòng)和擾動(dòng)也都是隨機(jī)的而閉環(huán)控制器的動(dòng)作也因此是隨機(jī)的,。大型發(fā)酵罐設(shè)備,，混合時(shí)間可能就要幾十分鐘甚至更長(zhǎng)，宏觀的操作條件和局部的測(cè)量參數(shù)無(wú)法代表菌體所能感受到的圍觀環(huán)境,。從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度來(lái)說(shuō),，有很多菌繁殖了一代甚至數(shù)代了，都還沒(méi)有經(jīng)歷真正的操作條件,。正所謂失之厘,，謬以千里，每一個(gè)發(fā)酵罐里,，都在日復(fù)一日驗(yàn)證著蝴蝶效應(yīng),。因此，對(duì)平行生物反應(yīng)器的平行性的追求是沒(méi)有終點(diǎn)的,，打造真正的平行生物反應(yīng)器,，不是個(gè)一蹴而就的過(guò)程。需要對(duì)設(shè)備的整體和所有部件的工作原理有深刻的理解,，比如將強(qiáng)弱電分開(kāi),，保障了電極等傳感器信號(hào)免受干擾;罐體之間同一參數(shù)的控制來(lái)自于同一模塊，控制更精準(zhǔn),，差異更小;罐體數(shù)量可成自由成組增減,，相比于多聯(lián)罐或多個(gè)獨(dú)立的罐體，平行生物反應(yīng)器內(nèi)多個(gè)罐體的參數(shù)曲線(xiàn)一致性,、平行性,、以及重復(fù)性更好;相同參數(shù)控制下，不同罐體的參數(shù)曲線(xiàn)高度重合,。

技術(shù)特點(diǎn)：

1,、可平行控制2~48個(gè)罐體，罐體數(shù)量任意增加,，積木模塊式增加,，無(wú)需復(fù)雜式鏈接，直插網(wǎng)線(xiàn)即可控制,。

2,、罐體容積靈活可選，250ml/500ml/1000ml任意搭配，可相互互換,，底座通用,。

3、控制器模塊化設(shè)計(jì),可根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行靈活配置

4,、每個(gè)罐體可獨(dú)立控制溫度,、攪拌、pH,、DO,、補(bǔ)料,、消泡,、通氣（包括自定義級(jí)聯(lián)控制）

5、可調(diào)整蠕動(dòng)泵精確控制補(bǔ)料量,、實(shí)現(xiàn)批次,、流加、連續(xù)及灌流培養(yǎng)

6,、可擴(kuò)展細(xì)胞密度,、尾氣分析、萄糖在線(xiàn)檢測(cè),、補(bǔ)料稱(chēng)重等功能模塊

7,、MC-bio生物過(guò)程大數(shù)據(jù)分析軟件提供優(yōu)良的過(guò)程控制和數(shù)據(jù)分析，支持DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

應(yīng)用：

• 微生物發(fā)酵（細(xì)菌,、酵母,、真菌）

• 懸浮細(xì)胞培養(yǎng)（哺乳動(dòng)物、植物,、昆蟲(chóng)）

• 利用微載體進(jìn)行貼貼壁細(xì)胞培養(yǎng)

• 培養(yǎng)基優(yōu)化,、克隆篩選

• 小規(guī)模蛋白質(zhì)表達(dá)、抗體表達(dá)

• 工藝開(kāi)發(fā)和工藝優(yōu)化

技術(shù)參數(shù)：

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