英國Aber活細胞濃度在線分析儀技術交流

一、 品牌與產品概述

英國Aber Instruments有限公司是一家專注于生物過程監測技術的高科技企業，自1989年成立以來，長期服務于全球生物制藥、發酵工業及學術研究領域。公司致力于為細胞培養和微生物發酵過程提供可靠的過程分析工具，其核心技術圍繞電容法測量原理展開，該技術能夠有效區分活細胞與死細胞或其他顆粒，實現對生物反應器中活細胞濃度（Viable Cell Density, VCD） 的在線、實時、無損監測。

除了核心的電容法在線分析系統，Aber也提供基于其他原理的輔助監測產品，形成了一套從實驗室研發到大規模生產的生物過程監測解決方案。其產品線設計旨在滿足不同規模、不同通量和不同預算的用戶需求。

二、 主要產品與型號列舉

Aber的產品體系主要可分為在線監測系統、實驗室用測量設備以及配套的附件與軟件。

1. 主要產品類型

? 在線活細胞濃度（電容法）分析儀

? 在線生物量（電導法）分析儀

? 實驗室用手持式生物量傳感器

? 多通道并行微型生物反應器監測系統

? 原位取樣與離線分析接口系統

? 一次性使用（一次性生物反應器用）電容傳感器

? 生物過程數據采集與監控軟件

? 傳感器校準與驗證套件

? 用于高壓滅菌的在線傳感器

? 適用于玻璃罐體的在線傳感器組裝件

2. 主要產品型號

? FUTURA系列：經典的在線單參數（活細胞濃度）分析儀主力型號，如FUTURA Single。

? FLEXI系列：模塊化、可擴展的多參數分析系統，可集成電容、pH、溶氧等傳感器。

? OPTURA系列：新一代在線及實驗室用產品線，提升了信號處理與連接能力。

? OPTURA PALM：手持式、非侵入式的實驗室用生物量（基于近紅外反射原理）測量儀。

? BIOMASS SYSTEM 2100/2200：早期的生物量（總細胞）在線監測系統型號。

? Aber® Micro：專為微型生物反應器或多通道平行反應系統設計的小型化電容傳感器。

? Aber® S.U.B. Sensor：專為一次性生物反應器（Single-Use Bioreactor）設計的預滅菌、即插即用型電容傳感器。

? AberLOG Data System：生物過程數據記錄與管理軟件。

? FUTURA-Duo：可同時連接兩個電容探頭的雙通道分析儀。

? Calibration Verification Kit：用于確保電容傳感器測量準確性的標準驗證工具包。

三、 產品介紹與技術原理

以下選取兩個代表性產品進行介紹：

1. FUTURA 單參數在線分析儀

產品介紹：FUTURA系列是Aber Instruments的核心在線監測產品，用于在生物反應器生產過程中，對活細胞濃度進行持續不斷的測量。它通過專用電纜與浸入反應液中的電容傳感器探頭連接，將實時的測量數據傳送至控制系統或記錄儀。

技術參數：

? 測量范圍：通常覆蓋0.1%至70%的細胞體積濃度，具體取決于細胞類型和探頭型號。

? 輸出信號：4-20 mA模擬量輸出及數字通訊接口（如Modbus）。

? 探頭耐受性：可耐受高壓蒸汽滅菌（SIP），適用于長期在位滅菌的生產環境。

工作原理：

其核心基于電容法。當對細胞懸浮液施加一個高頻電場時，活細胞的完整細胞膜會像微小的電容器一樣被極化，產生可測量的電容信號。而死細胞、細胞碎片或培養基中的其他非活性物質的細胞膜已破損，對此信號貢獻極小。因此，儀器測得的電容值與樣品中活細胞的體積濃度成正比。

2. OPTURA PALM 手持式生物量測量儀

產品介紹：OPTURA PALM是一款為實驗室研發和工藝開發設計的便攜式設備。它無需取樣，可直接在培養瓶（如搖瓶）外部進行快速測量，為研究人員提供細胞生長趨勢的即時反饋。

技術參數：

? 測量原理：近紅外（NIR）生物反射技術。

? 測量深度：光信號可穿透培養容器壁并深入培養基約2.5厘米。

? 數據存儲：設備本地可存儲大量單次測量數據。

? 測量時間：每次讀數僅需數秒。

工作原理：

該設備發射特定波長的近紅外光，光線穿透培養容器壁后進入培養液。溶液中的細胞會將部分光線反射回來。檢測器接收反射光強度，該強度與光路中的細胞密度（生物量）相關，通過內置算法計算出相對生物量單位。

四、 核心特點

綜合來看，Aber的活細胞濃度分析方案具備以下幾個特點：

? 過程信息的直接性與實時性：在線電容法能夠每分每秒提供活細胞濃度的真實變化，無需等待耗時的離線取樣分析，有助于即時發現異常、優化控制策略。

? 測量的區分能力：電容原理對完整細胞膜的特異性響應，使其數據更能直接反映過程的“健康"狀態——即活細胞群體的動態，而不僅僅是總細胞數。

? 適用于多種工藝場景：產品線覆蓋了從微型反應器到大規模生產罐，從可重復使用的玻璃/不銹鋼罐到一次性生物反應器，為用戶提供了連貫的技術方案。

? 支持工藝開發與放大：實驗室手持設備與在線系統的數據可以相互參考，有助于建立從小試到生產的可靠工藝放大模型。

五、 應用領域

Aber的分析儀在以下領域有較為廣泛的應用：

? 哺乳動物細胞培養：在單克隆抗體、重組蛋白、病毒疫苗等生物制品的生產過程中，精準監測CHO、HEK293等細胞的生長與存活狀態，用于確定最佳補料時間、病毒感染時間點和收獲終點。

? 微生物發酵：在工業酶制劑、抗生素、氨基酸等產品的發酵中，監控酵母、細菌等菌體的活細胞濃度，優化發酵周期，提高產物得率。

? 細胞與基因治療（CGT）：在CAR-T細胞、干細胞等治療產品的擴增工藝中，實時了解免疫細胞的生長情況，對控制產品質量和工藝一致性有幫助。

? 工藝開發與優化：在研發機構的生物過程開發實驗室，用于快速評估不同培養基、培養條件或細胞株對生長動力學的影響，加速工藝開發流程。

? 學術研究：在高校和科研院所的基礎生命科學研究中，作為精確量化細胞生長的手段，用于生理學、代謝工程等研究。

總結

英國Aber Instruments提供的活細胞濃度在線分析技術，通過電容法等原理，為現代生物制造提供了一個關鍵的“過程感知"窗口。其從實驗室到生產線的產品組合，使研究人員和工程師能夠更清晰地洞察細胞培養過程的“黑箱"，從而在提升工藝理解、保證產品一致性、提高生產效率和降低風險方面發揮作用。在實際選型和應用中，需結合具體的細胞類型、工藝規模、反應器類型及數據整合需求進行綜合考慮。