在生物制藥、微生物發(fā)酵等生物工藝過程中，活細胞密度是反映細胞生長狀態(tài)、評估生產(chǎn)效率和控制產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵參數(shù)。活細胞密度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)在線、實時、無損的監(jiān)測，為工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制提供了強有力的工具。然而，作為精密的分析儀器，其測量結(jié)果的準確性高度依賴于正確的安裝、規(guī)范的校準和持續(xù)的維護。下面將詳細闡述這三個關鍵環(huán)節(jié)的操作要點。
一、正確安裝：確保測量準確性的第一步
安裝位置和方式直接決定了傳感器能否真實反映生物反應器內(nèi)的細胞密度。
1、安裝位置選擇：
代表性：?傳感器應安裝在能夠代表整個反應器內(nèi)細胞密度平均水平的區(qū)域。通常建議安裝在側(cè)壁，避開攪拌槳直接沖擊的區(qū)域和死角，以確保良好的混合和代表性取樣。
避免氣泡干擾：?對于光學傳感器，氣泡會嚴重干擾測量結(jié)果。安裝位置應盡量避開氣泡集中或容易積聚的區(qū)域。如果反應器內(nèi)氣泡較多，可能需要考慮安裝脫氣裝置或選擇抗氣泡干擾能力強的傳感器（如電容法）。
易于維護：?安裝位置應便于操作人員進行校準、清潔和維護。
2、安裝方式：
無菌連接：?在需要保持無菌狀態(tài)的生物反應器中，傳感器的安裝必須采用無菌連接方式，如使用預滅菌的快速接頭或隔膜密封。
密封性：?確保所有連接處密封良好，防止泄漏和染菌風險。
固定牢固：?傳感器應固定牢固，避免因攪拌或振動導致松動或移位，影響測量穩(wěn)定性。
3、電氣與信號連接：
按照制造商的要求正確連接電源和信號線，確保接地良好，以防止電氣干擾。
二、規(guī)范校準：建立準確測量的基準
校準是建立傳感器測量值與實際活細胞密度之間準確對應關系的關鍵步驟。
1、校準前的準備：
傳感器清潔：?確保傳感器探頭清潔，無殘留物或生物膜。
培養(yǎng)基平衡：?使用與后續(xù)培養(yǎng)過程相同的培養(yǎng)基進行校準，并使培養(yǎng)基的溫度、pH值等參數(shù)與培養(yǎng)條件一致。
2、零點校準：
在無細胞的培養(yǎng)基中進行。對于光學傳感器，這相當于測量培養(yǎng)基的背景吸光度或散射光。確保培養(yǎng)基清澈透明，無顆粒雜質(zhì)。
3、斜率校準/標準曲線建立：
離線參考方法：?活細胞密度傳感器的校準通常需要與離線參考方法（如臺盼藍染色計數(shù)法、自動細胞計數(shù)儀）進行比對。
4、多點校準：?建議在細胞生長的不同階段（如對數(shù)生長期、穩(wěn)定期）采集多個樣本，同時記錄傳感器的讀數(shù)和離線參考方法的測量值，建立多點校準曲線。這比單點校準更準確，能更好地覆蓋整個測量范圍。
5、校準模型選擇：?根據(jù)傳感器原理（如線性或非線性）和細胞類型，選擇合適的校準模型（如線性回歸、二次方程）。
6、校準驗證：?校準完成后，使用獨立的樣本進行驗證，確保校準結(jié)果的準確性。
三、日常維護：保障長期穩(wěn)定運行
定期的維護保養(yǎng)是確保傳感器長期穩(wěn)定運行、延長使用壽命的必要措施。
1、清潔與消毒/滅菌：
批次間清潔：?在每個生產(chǎn)批次結(jié)束后，必須對傳感器探頭進行清潔，去除附著的細胞、蛋白質(zhì)或其他殘留物。清潔方法需根據(jù)污染物性質(zhì)和傳感器材質(zhì)選擇（如溫和的清潔劑、酶清洗劑）。
在位清潔（CIP）與在位滅菌（SIP）：?如果傳感器設計允許，應將其納入生物反應器的CIP/SIP流程。務必確認傳感器的耐受溫度、壓力和化學試劑兼容性。
避免劃傷：?清潔時使用柔軟的布或海綿，避免使用尖銳物品刮擦傳感器探頭表面，尤其是光學窗口。
2、性能檢查：
定期檢查傳感器的零點漂移情況。如果漂移超出允許范圍，可能需要重新校準。
觀察測量信號的穩(wěn)定性。異常的噪聲或波動可能表明傳感器需要清潔或存在故障。
3、存儲：
如果傳感器需要長期存儲，應按照制造商的建議進行清潔、干燥和妥善包裝，避免探頭受到物理損傷或環(huán)境腐蝕。
4、記錄與追溯：
詳細記錄每次校準、維護和故障處理的情況，建立完整的設備檔案，便于問題追溯和趨勢分析。
活細胞密度傳感器是生物工藝過程控制的“眼睛”。通過正確的安裝確保其“看”到的是真實情況，通過規(guī)范的校準確保其“看”得準確，再通過持續(xù)的維護確保其“看”得長久。只有將這三點落到實處，才能充分發(fā)揮活細胞密度傳感器在提升工藝穩(wěn)定性、保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率方面的巨大價值。記住，“預防為主，規(guī)范操作”?是管理好這類精密儀器的不二法則。
