监测生物反应器顶部空间中的脱气材料，以实现闭环系统控制
测量生物反应器顶空的脱气物质是了解细胞培养物的代谢活性和生物反应器设置有效性的有力工具。虽然它比简单地测量溶解氧和 pH 值更耗费资源，但脱气测量可确保您的培养物健康，您可以最大限度地提高产量，并且可以有效地扩大反应规模。
健康的 CO2水平意味着健康的细胞
生物反应器系统的设计使二氧化碳（细胞生长的代谢副产品）上升到反应器的顶部空间，然后被清扫系统的覆盖气流去除。测量 CO2从系统中删除的水平可以提供有关培养物代谢率和系统整体健康状况的宝贵信息。
低水平CO2在顶空可能表示区域性的增长速度比预期的要慢。这可能表明系统设计不理想、系统缺陷或放大生产参数计算不当。所有这些都有可能对开发时间表产生巨大和有害的影响。
这些低 CO2水平也可能表明 CO2仍然被困在介质中。如果 CO2在介质中变得过高，陡峭的浓度梯度将阻止有毒 CO 的进一步释放2从细胞中。这种堆积通常是由于搅拌和鼓泡而在培养基顶部积聚的泡沫的结果。如果注意到，可以通过添加消泡剂来抵消它。
被困的一氧化碳2在培养基中对细胞环境构成额外的危险，因为它会与水反应并产生碳酸。这会降低系统的 pH 值，而高酸性环境，再加上细胞无法释放有毒物质，可能会杀死培养物。
鉴于 pH 值对细胞健康有深远影响，并且会随着 CO 的变化而剧烈波动2水平，pH 探针长期以来一直是生物反应器的标准。将此工具与脱气测量相结合，可以全面诊断和纠正细胞培养中出现的任何问题。
使用呼吸商测量氧转移
氧传质通常使用溶解氧和 pH 测量值来计算。然而，最近的研究表明，最好使用呼吸商来计算这个参数，呼吸商是在培养生长阶段消耗的氧气与产生的二氧化碳的比率。
呼吸商是生物过程受控放大的关键参数。它使用顶空气体水平的测量值来提供有关培养物代谢生长速率的实时信息。然后，这些数据可以馈送到增长模型中以进行规划，或馈送到反应器系统的控制器中，以便对系统进行紧密的闭环控制。
实时监测和控制生长过程
用于测量 CO2 的仪表
它也可用于测量 CO 以外的气体的顶部空水平2.这些测量可用于计算氧气限制和氧气转移速率、预测生物量浓度以及监测和控制培养物生长。
考虑氧转移率 （OTR） — 通过监测顶部氧气水平获得的信息。最大限度地提高 OTR 对于最大限度地提高工艺产量是必要的，我们知道顶部空间中的任何氧气都没有被细胞吸收。因此，监测顶部空间的氧气水平可以让我们知道细胞是否没有吸收预期的氧气水平。由于 OTR 高度依赖于生物反应器的设计特征（形状、气泡大小、叶轮类型、分布器类型等），这表明反应器没有经过最佳设计。
分析顶部空间中脱气材料的未知混合物还可以提供有关您的工艺和产品纯度的信息。顶空混合物可以流入质谱仪中以识别组分。这可以确保没有杂质，并且培养物的行为符合预期。
总体而言，这些测量有助于实时准确控制分批进料过程。监测生物反应器顶部空间中的脱气材料并将该数据链接回系统控制器，为控制生物反应器系统提供实时分析。然后，这有助于确保生物制剂开发任何阶段的高批次质量。