生物过程的优化和放大,面临着哪些挑战?有哪些建议给到大家?

挑战生物技术
王波 2023-07-21
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庄英萍
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实际上我们面临最大的挑战就是对于过程细胞代谢特性的了解,我们细微生物发酵、细胞培养过程是一个细胞代谢的过程,不像化学合成变化不是太多。而我们细胞代谢,它的变化非常的大。发酵过程是一个识变系统,比如以合成生物学的大肠杆菌为模式菌来做,前期我们一定是要把菌量先涨起来,涨完菌量以后我们就要让它合成我们的产物。当然我们也可以通过诱导或者通过一些策略让它开始合成产物,但是合成产物的途径,你尽管设计的是这样一个途径,但是最后有多少流量是按你的途径去的,说不定有些又不对。
 
正是基于这样的问题,所以我们更加多地提出了基于细胞生理代谢特性的优化和放大。如何能够基于细胞生理代谢特性,还是要靠传感器,过程的传感器使得我们对过程有了充分的了解,了解以后我就可以有的放矢地进行过程的优化和放大。在我们的技术体系里,我们非常重要的特色就是我们的放大,大家都知道现在一般工业规模的发酵罐,做一些小品种的几百升或者是吨级就可以了,但是做一些生物基大宗产品的话,那就得要几百吨,目前我们做的最大的耗氧发酵罐,最大做到500吨。那么我们怎么样从50升的中试发酵罐一步放大到500吨的呢?
 
我们有一套技术,就是基于生理代谢特性和反应器流畅特性相结合的放大方法,也就是我在小罐上我的生理代谢特性参数是这样,我的过程是最优的,那我到大罐上也希望它走出这样的趋势,但是往往小罐和大罐因为反应器的差异非常大,所以不一定能够走到完全一致的态势。这个时候我们就会用化学工程叫计算流体力学(CFD),对反应器的流场进行研究。如果发现反应器的流场影响了它的细胞生理代谢特性,那么回过头来我们要调整反应器。
 
实际上核心的核心就是要基于细胞生理代谢特性优化放大,如何了解细胞生理代谢特性要靠传感器,还要有软件包大数据处理的方法,像我们早期让他做的是可视化,生理代谢特性这些曲线实时就能够看得出来,我们通过参数相关分析就能够找到过程优化与放大的突破点,在未来我们其实更多的可能要利用大数据基于智能化的方法进行分析,这对于我们的过程优化的效率和放大的效率可能会更高。

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