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在生物制藥領域，灌流生物反應器因其能夠實現高細胞密度、長周期穩定運行，已成為單克隆抗體和重組蛋白生產的重要工藝平臺。然而，傳統灌流運行高度依賴人工取樣、離線分析和經驗調參，不僅耗時耗力，還增加了污染和人為差錯風險。
在這項研究中，賽默飛將Thermo Scientific™ MarqMetrix™一體化過程拉曼分析儀深度集成至5 L HyPerforma™玻璃生物反應器中，僅依靠一個在線拉曼傳感器，就在無任何人工干預的情況下，實現了灌流過程中的多模式反饋控制。
圖1.MarqMetrix一體化過程拉曼分析儀與5 L DynaDrive一次性生物反應器（點擊圖片查看產品詳情及索取報價）
實時監測&控制的關鍵參數包括
葡萄糖濃度
乳酸濃度
活細胞密度（VCD）
這些關鍵工藝參數通過拉曼光譜實時預測，并直接驅動多個泵的自動調節。
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多泵聯動的“閉環控制"是如何實現的？
通過與TruBio™生物過程控制軟件和OPC-UA通信平臺的集成，過程拉曼數據被用于實時反饋控制。
四大核心控制邏輯
葡萄糖泵：
實時維持葡萄糖濃度在目標值（譬如3.5 g/L），避免欠喂或過喂
剔除泵：
基于在線VCD預測，自動將細胞密度控制在設定區間
收獲泵：
根據VCD動態計算廢培養基移除速率
補料泵：
在稱重反饋基礎上，結合拉曼高頻數據，實現更嚴格的質量平衡控制
結果：四個泵在整個灌流周期內均處于直接或間接的拉曼反饋控制之下，全程無需人工調節。
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結果說明一切：穩定、精準、可靠
葡萄糖控制
整個調控期間葡萄糖濃度穩定維持在3.5 g/L，預測誤差（RMSEP）僅為0.52 g/L
活細胞密度控制
在0.6–95 ×10? cells/mL范圍內，實現多階段自動調控，VCD預測R2高達0.92
乳酸趨勢
乳酸曲線符合健康灌流工藝特征，峰值受控，表明細胞代謝狀態良好
這些結果充分證明：過程拉曼不僅“看得準"，更“控得穩"。
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為什么選擇過程拉曼做PAT？
與傳統離線/在線分析方式相比，在線過程拉曼帶來了顯著優勢：
無需取樣，降低污染風險
高頻、近實時數據，支持真正的連續過程控制
減少人工操作，節省時間和運行成本
更嚴格的工藝控制，提升產品一致性與質量
一個拉曼傳感器=多個關鍵參數+多個控制回路
基于在線過程拉曼的多模式反饋控制，是實現全自動化灌流生物反應器的可行路徑。
它不僅符合FDA對PAT的發展方向，也為未來連續化、數字化、智能化生物制造奠定了堅實基礎。
文章來源：此文章轉載于賽默飛化學分析服務號
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