研究人員展示了一個(gè)集成的技術(shù)監(jiān)測特定的生物分子,如生長因子,可以表明生活細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)的健康細(xì)胞療法的新興領(lǐng)域。使用微流體技術(shù)來提前準(zhǔn)備樣品的化學(xué)環(huán)境復(fù)雜的生物反應(yīng)器,研究人員利用電噴霧電離質(zhì)譜分析(質(zhì))提供在線監(jiān)測,他們認(rèn)為將提供治療細(xì)胞生產(chǎn)的精度質(zhì)量控制其他制造過程發(fā)生了革命性變化。

”的方式生產(chǎn)的細(xì)胞療法是非常今天是一門藝術(shù),”安德烈Fedorov說,伍德樂夫教授喬治·w·伍德拉夫喬治亞理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院。“過程控制必須發(fā)展很快支持治療的應(yīng)用程序從板凳上今天的科學(xué)。我們認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)將幫助我們達(dá)到的目標(biāo)做出這些令人興奮的細(xì)胞療法廣泛使用。”

通過測量非常低濃度的特定化合物分泌或排泄細(xì)胞,該技術(shù)還可以幫助確定哪些生物分子-不同大小的應(yīng)該監(jiān)控指導(dǎo)控制細(xì)胞的健康。最終,研究人員希望他們label-free監(jiān)測直接集成到大批量生產(chǎn)細(xì)胞生物反應(yīng)器數(shù)量足夠大以合理的成本提供新的治療和一致的質(zhì)量。

發(fā)展的動(dòng)態(tài)質(zhì)譜探測器(DMSP)是由美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)細(xì)胞制造技術(shù)工程研究中心(CMaT),佐治亞理工學(xué)院的總部。工作是9月10日?qǐng)?bào)道在《生物技術(shù)和生物工程》雜志上。

質(zhì)技術(shù)革新了傳統(tǒng)分析化學(xué)通過允許精確識(shí)別復(fù)雜的生物化合物。因?yàn)閺?fù)雜樣品制備的要求,現(xiàn)有的電噴霧質(zhì)譜方法需要太多時(shí)間用于連續(xù)監(jiān)測細(xì)胞生長在生物反應(yīng)器中,在維護(hù)狹窄為特定的細(xì)胞健康的指標(biāo)參數(shù)是至關(guān)重要的。生物樣品中也含有鹽,電噴霧質(zhì)譜引入到系統(tǒng)之前必須清除。

加快分析過程中,Fedorov和一個(gè)團(tuán)隊(duì),包括研究生研究助理梅森Chilmonczyk和研究工程師彼得Kottke使用微流體技術(shù)來幫助感興趣的化合物和鹽分開。除鹽的使用單一的設(shè)備size-selective膜和納米級(jí)孔隙之間放置兩個(gè)流體流動(dòng),一個(gè)化學(xué)復(fù)雜抽樣從生物反應(yīng)器和其他不含鹽的水調(diào)節(jié)化合物。

小鹽分子容易擴(kuò)散的采樣通過納米孔生物反應(yīng)器流,雖然大生物分子大多仍為隨后的譜分析。同時(shí),化學(xué)添加劑同時(shí)引入樣本混合物通過相同的膜納米孔加強(qiáng)目標(biāo)生物分子的電離混合取樣的改進(jìn)的譜分析。

“我們使用了先進(jìn)的精密加工技術(shù)來創(chuàng)建一個(gè)微流體裝置,能夠把樣品在不到一分鐘,“Chilmonczyk說。“傳統(tǒng)樣品制備需要幾個(gè)小時(shí)到幾天。”

目前流程可以消除多達(dá)99%的鹽,同時(shí)保留80%的生物分子。引入調(diào)節(jié)化學(xué)品允許分子接受更大的電荷,提高能力的質(zhì)譜儀檢測低濃度生物分子,并測量大分子。

“我們可以檢測真正高分子量分子質(zhì)譜計(jì)通常無法探測、“Fedorov說。“感興趣的分子大小差異可以引人注目,因此,改善檢測極限跨廣泛的分析物分子量將允許這種技術(shù)在細(xì)胞制造更有用。”

因?yàn)樗麄兪褂米钕冗M(jìn)的精密加工技術(shù),DMSP設(shè)備可以大規(guī)模生產(chǎn),允許擴(kuò)大抽樣以低成本包括多個(gè)生物反應(yīng)器。設(shè)備的體積小通道——只是5微米高——允許系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果與樣本小20只,與潛在的減少,一個(gè)只。

“我們需要監(jiān)控小濃度的大生物分子在這種混亂的環(huán)境生產(chǎn)線以這樣一種方式,我們可以在任何時(shí)候細(xì)胞是如何做的,“Fedorov說。“這個(gè)系統(tǒng)可以持續(xù)監(jiān)測某些分子是否分泌或分泌減少或增加率。通過關(guān)聯(lián)這些測量細(xì)胞健康和力量,我們可以改進(jìn)生產(chǎn)過程。”

前分析技術(shù)可以應(yīng)用到質(zhì)量控制,研究者必須首先識(shí)別生物分子表明日益增長的健康細(xì)胞。通過采樣生物反應(yīng)器內(nèi)容局部鄰近的細(xì)胞和允許的識(shí)別非常少量的生化藥劑,DMSP技術(shù)可以幫助研究人員識(shí)別分子濃度的變化——從pico-molar micro-molar——這可能表明細(xì)胞生物反應(yīng)器的狀態(tài)。這將促使調(diào)整生物反應(yīng)器的條件及時(shí)回到健康的細(xì)胞生長的狀態(tài)。

“在這種情況下,我們經(jīng)常看不見森林的樹木,“Fedorov說。“可用的材料有很多,但我們正在尋找只是少數(shù)個(gè)人樹表明健康的細(xì)胞。因?yàn)樯质请s草叢生,我們需要檢查的一些選定的樹木是很難找到。這是一個(gè)大挑戰(zhàn)技術(shù)。”