Herramienta de cálculo de entrega máxima de oxígeno

El oxígeno es un sustrato esencial en cultivos aeróbicos, que influye directamente en el crecimiento celular, la productividad y la actividad metabólica. Sin embargo, debido a su limitada Solubilidad en soluciones acuosas, un suministro de oxígeno continuo y eficiente es vital para mantener un rendimiento óptimo del cultivo. Esto hace necesario comprender y controlar laCapacidad máxima de transferencia de oxígeno (OTRmax)Dentro de un biorreactor o sistema de agitación.

¿Qué es OTRmax?

OTRmax (tasa máxima de transferencia de oxígeno)Se refiere a la velocidad más alta posible a la que el oxígeno puede transferirse de la fase gaseosa a la fase líquida dentro de un sistema dado, típicamente un matraz de agitación o biorreactor. Por lo general, se expresa en miligramos o milimoles de oxígeno por litro por hora (por ejemplo, mg/L/h o mmol/L/h).

Una vez que el oxígeno gaseoso se disuelve en el medio de cultivo, está disponible para la respiración microbiana o celular. La velocidad a la que las células consumen este oxígeno disuelto se llamaTasa de captación de oxígeno (NUESTRO)... Si el NUESTRO excede el OTRmax, el cultivo entra en un estado limitado de oxígeno, donde la disponibilidad de oxígeno se convierte en un cuello de botella para el crecimiento y el metabolismo. Este fenómeno puede afectar negativamente la productividad y la viabilidad celular.

¿Por qué OTRmax es importante?

Mantener un OTRmax que excede la demanda de oxígeno del cultivo es fundamental para el desarrollo exitoso del proceso en:

• Producción farmacéutica

• Aplicaciones de biotecnología

• Investigación de la alimentación y la fermentación

• I + D académico e industrial

Comprender el OTRmax de su sistema le permite:

• Predecir y evitar la limitación de oxígeno

• Optimizar las condiciones de agitación o aireación

• Compare el rendimiento de los medios

• Procesos de ampliación de manera más eficaz

Cómo calcular OTRmax

Un modelo ampliamente aceptado propuesto porMeier y otros (2016)Proporciona un método práctico para calcular OTRmax en sistemas de matraz agitador. El modelo tiene en cuenta varios parámetros clave:

1. Osmolalidad de la solución

2. Frecuencia de agitación (RPM)

3. Volumen de la cultura

4. Diámetro de agitación orbital

5. Diámetro del Frasco

6. Presión ambiente (pR), típicamente 1 bar

7. Fracción de bulle de oxígeno en el aire (yO2), generalmente 0,21

Esta ecuación permite a los investigadores estimar OTRmax en diversas condiciones de cultivo y formulaciones de medios.

Ejemplo: Cultivo de células CHO

Un ejemplo usando ConsideremosOvario de hámster chino (CHO)Celdas:

• Matraz: matraz de batido de 250 ml

• Medio: ProCHO™5

• Volumen: 40 mL

• Agitación: 150 rpm, 50mm de diámetro orbital

Bajo estas condiciones, elOTRmax = 10,5 mmol/L/H...

Ahora, si el usuario cambia aExpiCHO™Medio de producción estableCon un volumen reducido de 30 ml y una osmolalidad inferior (de 0.350 a 0.295 Osmol/kg), elOTRmax aumenta a 13,3 mmol/L/H... Esto ilustra cómo la composición de los medios y el volumen de cultivo pueden afectar significativamente la capacidad de transferencia de oxígeno.

Simplificar los cálculos de OTRmax

Para ayudar a los usuarios a optimizar sus culturas, proporcionamos unConveniente OTRmax calculadora mini-ProgramaEn nuestro sitio web. Simplemente ingrese sus parámetros de cultura específicos para recibir estimaciones precisas de OTRmax en varias condiciones.