Sensores y muestreo en biorreactores
La radiación 𝛾 puede afectar en gran medida las propiedades de los Sensores y muestreo en biorreactores, especialmente las del material con características ópticas.
Aunque varios proveedores proporcionan sensores y muestreo en biorreatores de valor de pH y OD basados en tecnologías de detección óptica, aún existen limitaciones y restricciones para su aplicación.
La validez de las mediciones del valor de pH de los sensores ópticos se limita principalmente a un rango entre 6,5 y 8,5, que es suficiente para la mayoría de los procesos de cultivo celular.
Sin embargo, para los procesos microbianos, este rango puede considerarse muy estrecho.
Aparte del rango aplicable limitado, también la no linealidad de la curva de calibración y su desplazamiento después de la radiación 𝛾 pueden crear limitaciones en las aplicaciones de estos sensores.
Se están realizando avances en la aplicación de sensores y muestreo en biorreactores de pH electroquímicos más bien tradicionales o sensores de pH electroquímicos secos modificados, que pueden resistir la radiación 𝛾 y el almacenamiento en seco a largo plazo.
Varios sistemas ópticos o enzimáticos están integrados en matraces de agitación y otros dispositivos de un solo uso, como la tecnología PreSens y los sensores C-CIT.
Además de los parámetros estándar, también se aplicaron sensores y muestreo en biorreatores para medidas de impedancia, que determinan la capacitancia de las células.
La vitalidad celular es un parámetro adecuado para estimar el crecimiento y la productividad.
Los dispositivos se pueden acoplar a celdas de flujo continuo.
Los electrodos también se pueden unir a la superficie de la bolsa.
Se aplicaron medidas de radiofrecuencia no invasivas para estimar la temperatura y, lo que es más importante, la conductividad.
Nacke y col. describió la aplicación de un sensor de espectroscopia de microondas adecuado para la monitorización continua de los medios de fermentación en SUB.
Entre las frecuencias de 300 y 10 GHz, la permitividad y la conductividad se determinaron de forma no invasiva mediante la integración de una ventana dieléctrica como puerto mecánico.
Una posición adecuada de los sensores es esencial en biorreactores agitados.
Una solución es introducir el elemento sensor a través de un tubo de silicona desde la parte superior de la bolsa del biorreactor.
Sin embargo, el sensor puede secarse o flotar en la parte superior del fluido cuando se monta de tal manera, lo que interrumpirá la señal de medición.
Otra solución es ubicar un sensor en el fondo de la bolsa.
Para evitar que el sensor se seque cuando el líquido flota hacia el costado de la bolsa, el sensor se puede ubicar en una pequeña “taza” de medición, que está montada ligeramente debajo de la película plástica inferior de la bolsa.
El líquido permanece en la taza durante el movimiento de la bolsa, incluso con volúmenes de operación muy bajos.
El líquido de la taza se refresca durante el ciclo de movimiento.
El llamado «conector estéril » se utiliza para muchos SUB agitados. Se puede montar un sensor tradicional en el biorreactor en condiciones estériles.
Sin embargo, los sensores y muestreo en biorreactores deben esterilizarse en autoclave con anticipación.
Una ventaja de usar un conector de este tipo en combinación con sensores de biorreactores tradicionales es que también se pueden usar transmisores y sistemas de control establecidos y validados.
Una desventaja importante es que el sensor, en este caso, no está hecho para un solo uso y los procedimientos de validación deben realizarse en su lugar.
Para el muestreo, se utilizan muchos sistemas diferentes, incluidos conectores de muestra, donde una jeringa estéril se puede conectar a bolsas de muestreo estériles completamente preparadas.
Se han desarrollado mecanismos y herramientas para realizar muestreos libres de células mediante el uso de sistemas de membranas, que también son aplicables en biorreactores esterilizables.
Al aplicar tales métodos, también es posible una detección enzimática de glucosa y lactato.
Por tanto, los dos compuestos, que son de mayor interés durante un proceso de cultivo celular, pueden monitorizarse en línea en los SUB.