德国2mag AG 公司的生物反应器

2mag 生物反应器 bioREACTOR 48 是一种新开发的、节省空间且用户友好的生物反应器，具有多达 48 个并联微型反应器。高度平行化允许在生物技术、 化学或药物研究中实现高通量发酵。这可以减少新生产流程的开发时间和成本。小型化到低毫升刻度（8-15 毫升）可节省材料和工艺成本。

2mag 生物反应器的特点是具有精确可控的搅拌速度、自动搅拌器监测以及 pH 和溶解氧（DO）的精确无创实时测量。培养容器的充气和混合由气体诱导、 诱导搅拌元件提供。无菌顶部空间曝气可防止交叉和外部污染，并允许培养好氧和厌氧微生物。通过精确定义的工程参数和与成熟的搅拌槽反应器相当的功率和氧气输入（kLa>0.4 s-1），可以确保将结果轻松安全地扩大到生产规模。生物反应器可以独立操作，也可以集成到移液机器人中实现全自动操作。

 1、平行性：2mag 生物反应器有两种型号，有 8 个或 48 个平行反应容器。同时使用几个生物反应器单元可以实现更高的平行化。这些可以通过智能中央软件进行控制，并且可以实时监测重要的工艺参数（pH 和 DO）。此外，同时使用几个生物反应器单元可以改变其他参数，例如温度或搅拌速度。 

2、温度范围：生物反应器块的温度由内部 Pt100 传感器测量，并且可以由恒温器外部控制。为了避免蒸发损失，可以用回流冷却器冷却反应容器的顶部空间。蒸发的水冷凝并停留在反应容器中。带 pH 和 DO 传感器的生物反应器可在 10°C 至 50°C 的温度下使用。在没有传感器的情况下，温度可能在 0°C 到 65°C 之间。

 3、容器容量：培养容器的工作容积在 8 至 15 毫升之间。这允许重复取样，而不会显著减少发酵体积，但也有足够的容量添加 pH 校正剂或底物。 

4、pH 和 DO 的实时测量：pH 和溶解氧可以通过非侵入式光学传感器系统在整个过程中实时测量。为此，培养容器的底部配备有小的传感器点（pH 和 O2 敏感的发光染料）。荧光测量是通过光刺激和衰减时间的测量来提供的。pH 值的测量范围在 4.0 和 7.5 之间，溶解氧的测量范围为 0 和 50%之间。

 5、培养容器（一次性使用）：有斑点的一次性培养容器由聚苯乙烯制成，无菌包装，一套两个。这使得生物反应器可以节省时间并易于装备。具有挡板的培养容器的特殊几何形状与所使用的搅拌元件相结合，导致培养基的非常好的混合和高的氧转移速率。

 6、进气：生物反应器的连续放气可以通过气体混合站实现。根据使用的气体（O2、 N2、空气），实现有氧和厌氧培养。通过气体诱导、感应驱动的磁力搅拌元件被动地将气体转移到培养容器的培养基中。气体输送速率可以通过搅拌速度进行调节。

 7、智能软件：独立软件允许并行使用几个生物反应器 8 和/或 48 单元。同时，可以将已经完成的运行与新的运行实验进行比较。

8、搅拌器监测：在非常高的细胞密度或介质中固体的高百分比下，在较少的情况下会发生稀有搅拌器的停止。这将在几秒钟内检测到，搅拌器将自动重新启动。因此，搅拌器监测保证了实验运行的安全性。

9、耐高压性和无菌性：所有可以与介质接触的部件都是可高压灭菌或无菌包装的一次性用品。带有固定搅拌元件的充气装置是完全可高压灭菌的。此外，整个生物反应器块可以用乙醇消毒。一次性培养容器是无菌包装的，并在实验后进行处理。在实验过程中，无菌顶部空间放气避免了交叉和外部污染。此外，可选的排气装置可以避免孢子扩散到环境中。

 10、可扩展性：搅拌元件的精确定义的几何形状、精确表征的工艺参数以及通过搅拌元件的与标准实验室搅拌槽反应器相当的功率和氧气输入（kLa>0.4 s-1）允许将结果轻松放大到升级。

11、自动化：生物反应器可以单独使用，也可以通过集成到移液机器人中实现全自动。该集成允许 pH 控制、添加底物和从反应容器中取出样品。因此，可以分析喂养策略，在线测量光密度（OD），或者从容器中取出额外测试的样本。

1、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。

2、温度范围：温度电极采用PT100，无需水源，半导体加热制冷。温度PID自动控制，温度范围5-50℃， 控制精度±0.2℃。

3、容器容量：培养容器的工作容量为500ml、1000ml。

4、pH 和 DO 的实时测量：电极采用METTLER TOLEDO&Hamilton，一键标定。pH电极采用PID自动控制，蠕动泵控制，可选择单向或者双向控制。溶氧电极可与搅拌速度、补料关联控制。

5、培养容器：罐体采用一次性容器或耐高温硼硅酸玻璃，罐盖孔位包含：pH电极、DO电极、温度电极、搅拌、泡位电极、4路补料、进气、排气、取样，接种孔等。

6、进气：可支持四路通气，每个罐进气流量可调，且独立可控。

7、智能软件：曼森开发的“智之”智能控制软件，具有以下优势

·高通量发酵工艺开发的控制平台，统筹调度，极大提升效率

·高度平行性控制能力，对所控发酵罐进行一键标定、赋值、启停

·强大的过程参数检测和精准反馈调节能力

·过程参数可全程回溯跟踪，数据可云端共享，进行大数据相关分析

·可对罐与罐、批次与批次之间发酵参数进行实时和最终的多尺度分析

·可对接上下游检测设备，做到全流程自动化和数据对接分析

·有专业的DOE实验设计和工艺设计功能，完成多尺度开发和生产要求

 8、自动化：曼森不是仅仅研制和提供设备，而是要帮助客户建立全栈式高通量自动化发酵工艺平台。基于平行生物反应器建设高通量发酵平台，配套自动化样品前处理技术、后处理技术、自动化样品检测技术和智能化分析软件，系统性地解决发酵过程的效率、成本和智能化问题，实现发酵工业的智能制造技术升级。利用机器人实现单元操作的自动化，也可以把这些自动化整合起来，打通全流程的自动化，实现“黑灯实验室”，提供交钥匙工程服务。