細菌和哺乳動物細胞的懸浮培養(yǎng)在多個領域中廣泛應用，例如在生物技術中用于化合物的生產(chǎn)，以及作為基礎研究中的模型系統(tǒng)。特別是在醫(yī)學研究中，液體培養(yǎng)仍然是理解和治療疾病的重要手段。

了解懸浮培養(yǎng)的優(yōu)缺點、為什么需要嚴格監(jiān)測、可用于測量的不同方法，以及康濟爾科技提供的可能解決方案。

概述

在許多應用中，培養(yǎng)通常是在液體培養(yǎng)基中進行的。這種方法既可以用于特定物種的富集，也可以用于獲得更多的細胞量。目前市場上有各種各樣的容器可用于懸浮培養(yǎng)，例如埃爾倫邁耶瓶、旋轉瓶、帶擋板的瓶子、滾瓶和多孔板。為了進行小規(guī)模的篩選和工藝優(yōu)化，好氧微生物和細胞通常在搖瓶中培養(yǎng)，因為這是一種低成本且易于操作的方式，可以進行大量并行實驗。此外，搖動可以防止沉降、生物膜形成和細胞聚集，并促進營養(yǎng)物質的均勻分布。然而，錐形搖瓶的主要缺點是瓶內(nèi)培養(yǎng)條件的動態(tài)變化，例如營養(yǎng)物質的可用性、氧氣的消耗和代謝產(chǎn)物的積累。過量代謝、pH 值的變化以及氧氣的限制在小規(guī)模搖瓶培養(yǎng)中常常被忽視，最終可能導致后續(xù)放大培養(yǎng)中的失敗。因此，持續(xù)監(jiān)測培養(yǎng)狀態(tài)至關重要。

圖 1 顯示了使用帶四重擋板傳感器的搖瓶（250 毫升）在 100 和 150 rpm 下培養(yǎng)谷氨酸棒狀桿菌 ATCC 13287 的應用。此圖改編自 Wittmann 等人的研究：“Characterization and application of an optical sensor for quantification of dissolved O2 in shake-flasks”，發(fā)表在《Biotechnol Lett.》期刊

實時測量

康濟爾科技 提供了 SFR vario 和 SFR 搖瓶讀數(shù)儀，這些系統(tǒng)采用光學化學傳感器技術，能夠以非侵入的方式測量搖瓶中的 pH 值和氧氣濃度。SFR 系統(tǒng)還可以記錄溫度和攪拌速度（rpm），為實驗分析提供更多有價值的參考數(shù)據(jù)。

圖 2 顯示了在 37°C 條件下使用合成培養(yǎng)基在埃爾倫邁耶瓶中培養(yǎng)大腸桿菌 K12 的時間變化過程。在整個培養(yǎng)過程中，使用 SFR vario 監(jiān)測了氧氣濃度和 pH 值。

為了解決氧氣限制問題，需要增大培養(yǎng)基的表面積，因為氧氣的交換僅發(fā)生在培養(yǎng)基的表面。氧氣的輸入依賴于對培養(yǎng)基表面的攪拌，使空氣形成小氣泡進入培養(yǎng)基中。有效的措施包括提高攪拌速度、優(yōu)化培養(yǎng)基體積與瓶體積的比例，以及使用帶擋板的搖瓶。這些措施都有助于提高氧氣的輸入效率。

圖 3 顯示了在 LB 復合培養(yǎng)基中，對兩瓶平行培養(yǎng)的大腸桿菌 DH5alpha 進行在線氧氣監(jiān)測的結果。通過持續(xù)監(jiān)控和及時調(diào)整轉速（rpm），可以有效避免氧氣限制。在線測量還可以實現(xiàn)及時響應，并對氧氣供應進行控制。同時，實時驗證所采取措施的效果是否達到預期。

多通道搖瓶監(jiān)測設置

針對搖瓶培養(yǎng)的需求，康濟爾科技提供兩種不同的測量系統(tǒng)（如下圖所示）：

1. SFR vario：可同時監(jiān)測和測量氧氣、pH 值、生物量，并可選地測量二氧化碳。

2. SFR 搖瓶讀數(shù)儀：可在多達 9 個搖瓶中測量 pH 值和氧氣濃度。

通過軟件最多可控制 4 臺 SFR vario 系統(tǒng)，因此可以同時讀取 4 個搖瓶的數(shù)據(jù)。使用 SFR 搖瓶讀數(shù)儀時，最多可將 7 臺設備連接在一起，從而同時監(jiān)測多達 63 個搖瓶。這兩種系統(tǒng)都支持自動氧氣消耗率（OUR）計算，并適用于埃爾倫邁耶瓶、培養(yǎng)管或 T 型瓶中的樣品監(jiān)測。

關于康濟爾

康濟爾（上海）科技有限公司是一家專注于高精度分析儀器和傳感器開發(fā)、生產(chǎn)及銷售的創(chuàng)新型企業(yè)，致力于為制藥、生命科學、生物技術、環(huán)境監(jiān)測和食品飲料等領域提供高質量的檢測與分析解決方案。公司產(chǎn)品廣泛應用于科研實驗室、生產(chǎn)車間和質量控制部門，幫助客戶實現(xiàn)高效、精準的檢測與分析。

公司與如德國PreSens等技術提供商建立合作關系，通過引入成熟的光學傳感技術，結合自主研發(fā)能力，推出符合行業(yè)標準的檢測儀器和解決方案，包括支持氧氣檢測、密封完整性驗證（CCIT）和殘氧分析的系統(tǒng)。公司提供多樣化的檢測方案，包括頂空殘氧和溶解氧檢測（熒光法和激光法）、CCIT測試服務方案（真空衰減、高壓放電、壓力衰減和質量提取）等，全面滿足不同行業(yè)客戶的檢測需求。所有產(chǎn)品均嚴格按照GMP、CFR21 PART 11等國際標準進行設計和生產(chǎn)，確保滿足行業(yè)的嚴苛要求。

康濟爾科技在全國設有銷售和服務網(wǎng)絡，覆蓋華東、華北、西南和華中地區(qū)、為客戶提供及時的技術支持和本地化服務。公司擁有經(jīng)驗豐富的技術團隊，能夠為客戶提供從產(chǎn)品選型、安裝調(diào)試到售后維護的全流程支持，確保客戶獲得優(yōu)質的使用體驗。

公司秉承“創(chuàng)新、質量、服務”的理念，專注于不斷提升產(chǎn)品性能和客戶滿意度。通過持續(xù)的研發(fā)投入和嚴格的質量控制，康濟爾致力于為生命科學、制藥、食品工業(yè)等領域提供切實可靠的技術支持與服務。公司倡導誠信經(jīng)營、團隊協(xié)作和持續(xù)學習，并希望與客戶和合作伙伴攜手，共同推動相關行業(yè)的技術進步與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。