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平行生物反应器——曼森高通量发酵平台建设

2023-02-28 17:24 作者:上海曼森生物  | 我要投稿


上海曼森生物科技有限公司成立于2017年,公司创始人和技术团队来自中科院合成生物学重点实验室、华东理工大学生物反应器国家重点实验室、国家生化工程技术研究中心(上海)、制药企业和自动化领域。致力于未来“智能化生物实验室”的技术研究、产品开发和整体解决方案服务。为我国医药、食品、生物产业与科技领域提供先进的技术方法和装备仪器,满足科研实验室和检测实验室的技术创新和产品创制需要。设有三中心一基地:研发中心、展示中心,培训中心和生产基地。在上海设有研发中心、在浙江嘉兴设有智能化实验室创新中心。

公司专注于生物产业领域的实验室自动化和产业数智化升级改造技术服务,提供一站式解决方案服务、配套自动化智能化设备仪器、智能化软件系统和标准化一次性试剂耗材。现已研制出分液机器人、稀释机器人、四通道平板分装仪、培养基自动配制分装系统、自动菌落计数仪、方板振荡仪,乳品pH自动检测系统等实验室自动化系列产品,以及平行生物反应器(四联型)(单机型)、自动取样器等平行生物反应器系列产品。

将工业4.0技术引入到实验室技术,搭建了高通量自动化发酵工艺开发、高通量自动化样品检测、食品药品自动化检测、高通量自动化菌种筛选,高通量自动化菌种构建五大技术平台,和发酵产业数智化升级改造服务,以满足不同客户需求。


01 现售产品

■ JOY4-500ml、JOY4-1000ml

■ JOY1-2000ml、JOY1-2400ml

■ JOY1-500ml、JOY1-1000ml


02 优势特点

以下功能特点保证了快速实现工艺优化与放大,满足各种应用场景需要。

1. 以放大为目标的缩微化

为了有利于后续工艺放大(Scale-Up)的最终目的,在反应器缩微化(Scale-Down)过程中,充分考虑了与生产罐在结构、流场特性和控制方式上尽可能保持高度一致性。

2. 一体化设计,插电即用

检测、控制、补料和发酵功能集成在一台主机中,开箱后只需要提供220v电源插座就可以,即插即用,不需要任何组装连接,不需要配套冷水机、蒸汽发生器、水管路等周边设备和设施。

3.适合建设高通量发酵平台

300-500平米的实验室,可以放置约200台平行生物反应器,传统生物反应器一年的工艺开发工作量,在高通量发酵平台上一周内即可完成。

4.高度平行性

基于曼森特有核心技术(软件、硬件和应用方法),实现了信号采集和指令发送的同步化,确保了操作平行性、数据可比性、结果的有效性。

A,软件的同步性

一键标定——多台生物反应器的pH、DO电极,同时放入一个标定条件下,一键标定

一键赋值——对一个罐的设置参数可以一键同步到所有发酵罐(按组、全部)

一键启停——一键启动或停止所有发酵罐或按组启停本组的发酵罐


曼森平行生物反应器核心控制系统(由信号采集、外设驱动、核心控制逻辑、协议转换四大块集成),相比于传统控制系统(PLC+变送器+驱动器)实现方式有以下优点:

① 全部功能在基于芯片级设计的电路板上实现,集成度高、体积小,且具有完全自主知识产权。

② 核心控制逻辑由FPGA实现,所有的信号采集、外设驱动、核心控制逻辑、协议转换都是独立逻辑,以并行方式运行,这是保证高通量和平行性的物理基础。

③ 没有了PLC这种以CPU为核心的控制器,就不会出现软件程序跑飞、死机等问题。核心器件原理层面稳定性、可靠性极高。

④ 全物理并行架构下,即使某个传感器或者外设异常,也不会影响其他的传感器和外设工作,整个系统仍能工作,不会出现不可预测的异常。系统容错性强。

⑤ 私有的高集成度通讯指令集,且均具有应答确认和通讯帧校验机制,保证了控制系统与上位机软件通讯的高效、准确、交互。

C,操作方法的同步性

平行生物反应器只是组成高通量发酵平台的基础条件,配套的高通量技术方法是充分发挥平行生物反应器的必须保障。传统一次操作一个或少数几个生物反应器的作业模式,完全不适用于高通量发酵平台上一次操作上百个生物反应器的同步性要求。曼森有自主研发的高通量技术方法和配套的自动化装置,以及通信协议。

5.易学、易用、易维护

管线布局合理、走线清晰,全部采用快拆接头、防呆设计、颜色区分、标识提醒,既保证快速拆装,又防止接错。

6.补料泵可以自定义

每个罐提供至少四路补料,蠕动泵流量可设定,连续可调;每个蠕动泵的功能可单独分配,每个泵都可以作为酸泵、碱泵、补料泵、消泡泵、液位控制泵来用。

7.高视窗、宽视野,适合现场观察、在线视频拍摄和安装第三方光学检测仪器等需要。

8.过程参数可全程回溯跟踪,可在集团各基地间进行云端共享,方便大数据相关分析。


03 特色应用

1)菌种筛选和工艺开发

① 固定菌株,开发工艺

② 固定工艺,筛选菌株

③ 菌株与工艺匹配实验

2)培养基筛选与评价

① 用于研发部培养基筛选

② 用于质量部原材料评价

3)正交实验

①配方正交实验

②操作变量正交实验

END



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