Shear stress investigations on an oil-water emulsion system result in drop breakup over the experimental time. To count drop sizes in pumping processes, the suitability of inline endoscopy was successfully demonstrated in this protocol.
बायोफर्मासिटिकल और जैव प्रौद्योगिकी उत्पादन प्रक्रियाओं में बाँझ संस्कृति बतख जब स्थानांतरित पंप्स मुख्य रूप से किया जाता है। हालांकि, पम्पिंग की प्रक्रिया के दौरान कतरनी बलों गुणात्मक और / या मात्रात्मक उत्पाद हानि हो सकती है, जो होते हैं। सीमित प्रयोगात्मक खर्च के साथ यांत्रिक तनाव की गणना करने के लिए, एक तेल-पानी पायस प्रणाली जिसका उपयुक्तता बायोरिएक्टर 1 में गिरावट के आकार पता लगाने के लिए प्रदर्शन किया गया, इस्तेमाल किया गया था। तेल-पानी पायस प्रणाली की बूंद गोलमाल यांत्रिक तनाव के एक समारोह के रूप में है, आकार कतरनी तनाव जांच की प्रयोगात्मक समय के साथ गिना जाने की जरूरत है ड्रॉप। पिछले अध्ययनों में, इनलाइन एंडोस्कोपी तरल / तरल dispersions में गिरावट के आकार पता लगाने के लिए एक सटीक और विश्वसनीय माप तकनीक होना दिखाया गया है। इस प्रोटोकॉल के उद्देश्य पम्पिंग प्रक्रियाओं में गिरावट के आकार माप के लिए इनलाइन एंडोस्कोपी तकनीक की उपयुक्तता को दिखाने के लिए है। बूंद आकार व्यक्त करने के लिए आदेश में, SAUTER व्यास मतलबडी 32 तेल-पानी पायस में बूंदों के प्रतिनिधि व्यास के रूप में इस्तेमाल किया गया था। परिणाम माप तकनीक की विश्वसनीयता का संकेत है, नीचे 15% का मानक विचलन द्वारा मात्रा निर्धारित किया गया है, जो Sauter मतलब व्यास, पर कम भिन्नता देखी गई।
पंप्स दवा और जैव प्रौद्योगिकी उद्योगों में सेल संस्कृतियों स्थानांतरित करने के लिए उपयोग किया जाता है। पम्पिंग प्रक्रिया के दौरान, यांत्रिक तनाव उत्पाद 1-4 की मात्रा और गुणवत्ता ख़राब हो सकता है अपरिवर्तनीय कोशिका क्षति में परिणाम कर सकते हैं। पिछले अध्ययनों में 5-6 में प्रदर्शन के रूप में यांत्रिक तनाव का स्तर, पंप प्रकार और पंप सेटिंग्स पर निर्भर करता है। आमतौर पर, क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला, सिरिंज और डायाफ्राम पंप एकल उपयोग (एसयू) प्रौद्योगिकी आधारित अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं। इन पंपों पंप ट्यूबिंग के संपीड़न और pulsating प्रवाह 7 की वजह से उच्च स्थानीय कतरनी बलों में परिणाम।
इन कमियों, चुंबकीय उत्तोलित केन्द्रापसारक पम्प (मैग्लेव केन्द्रापसारक पंप) पर काबू पाने के क्रम में एक होनहार वैकल्पिक गठन। मोटर चुंबकीय प्ररित करनेवाला और पंप आवास (चित्रा 1) के बीच संकीर्ण अंतराल से बचने के लिए प्रेरित किया जाता है। पिछले एक अध्ययन मैग्लेव केन्द्रापसारक की जांच कीपंप और क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और 4-पिस्टन डायाफ्राम 5 पंपों के साथ तुलना में चीनी हैम्स्टर अंडाशय (चो) कोशिकाओं में कम यांत्रिक तनाव दिखाया। इसके अलावा, रक्तापघटन विश्लेषण इन पंपों 8-11 का उपयोग कर आपरेशन की स्थिति की एक सीमा से अधिक कोई महत्वपूर्ण रक्त आघात और thrombus गठन का पता चला। निष्कर्षों इन विशेष रूप से डिजाइन पंपों का उपयोग करें कि क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और डायाफ्राम पंपों के साथ तुलना में जैविक प्रणालियों पर कम यांत्रिक तनाव लागू होता है प्रदर्शित करता है। सीमित प्रयोगात्मक खर्च के साथ यांत्रिक तनाव की जांच करने के लिए, एक तेल-पानी पायस मॉडल प्रणाली के कारण इसकी लागत (सीए 99.8%) और जैविक सेल संस्कृति सिस्टम के साथ तुलना में समय-कम (सीए 99.5%) आवेदन करने के लिए सिफारिश की है।
तेल-पानी पायस प्रणाली की बूंद गोलमाल यांत्रिक तनाव के एक समारोह के रूप में है, आकार कतरनी तनाव जांच की प्रयोगात्मक समय के साथ गिना जाना चाहिए ड्रॉप। बूंदों नौकरशाही का आकार घटाने के लिए कई तकनीकों, w उपलब्ध हैंhich ध्वनि, लेजर और फोटो तकनीक पर आधारित 12 में विभाजित किया जा सकता है। विशेष रूप से, फोटो ऑप्टिकल जांच इनलाइन एंडोस्कोपी के उपयोग के मैनुअल और स्वत: पता लगाने के लिए लगभग समान बूंद आकार (10% से नीचे मानक विचलन) से पता चलता है और मिनट 13 प्रति 250 बूंदों के एक का पता लगाने के लिए सक्षम बनाता है। अपनी सटीकता और विश्वसनीयता की, एंडोस्कोप तकनीक तरल / तरल में dispersions बूंद आकार वितरण के लिए एक प्रभावी मानक माप तकनीक होना दिखाया गया है, क्योंकि अन्य आमतौर पर इस्तेमाल जांच (उदाहरण के लिए, फाइबर ऑप्टिकल आगे-पिछड़े-अनुपात (FBR) सेंसर की तुलना , ध्यान केंद्रित बीम reflectance विधि (FBRM) और दो आयामी ऑप्टिकल reflectance के माप तकनीक (2 डी-ORM)) 12,14। इसके अलावा, एक भी हड़कंप मच गया पोत में गिरावट के आकार को मापने के लिए इनलाइन एंडोस्कोपी की उपयुक्तता पिछले जांच 15-18 में कई बार प्रदर्शन किया गया है।
एक पूर्व अध्ययन 6 के आधार पर, इस प्रोटोकॉल का वर्णनबूंद के आकार का निर्धारण करने के लिए इनलाइन एंडोस्कोपी के उपयोग के पंपों में एक तेल-पानी पायस प्रणाली की (Sauter व्यास मतलब है)। Sauter व्यास बहु का प्रयोग (यू) मैग्लेव केन्द्रापसारक पम्प, एक क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और एकल-उपयोग (एसयू) 4-पिस्टन डायाफ्राम पंप के यांत्रिक तनाव का अनुमान लगाने के क्रम में एक तुलना कसौटी के रूप में इस्तेमाल किया गया था मतलब है।
चित्रा 1. चुंबकीय केन्द्रापसारक पम्प प्रणाली उत्तोलित। (ए) एक bearingless मोटर और (बी) PuraLev 200mu के सिद्धांत के एक उदाहरण के रूप में दिखाया जाता है। इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
इस प्रोटोकॉल के उद्देश्य पम्पिंग प्रक्रियाओं में गिरावट के आकार माप के लिए इनलाइन एंडोस्कोपी तकनीक की उपयुक्तता को दिखाने के लिए है। इस प्रयोजन के लिए निर्धारित किया गया है एक तेल-पानी पायस प्रणाली के आकार ड्रॉप और एक मापा Sauter मतलब व्यास मैग्लेव केन्द्रापसारक के यांत्रिक तनाव अपने समकक्षों, एक क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और एक 4 पिस्टन डायाफ्राम पंप के रूप में के रूप में अच्छी तरह से पंप चिह्नित करने के लिए गणना की गई। परिणामों मापा Sauter की कम भिन्नता मज़बूती से और सही ढंग से मापा गया है कि बूंद आकारों का संकेत है 15% से नीचे के मानक विचलन द्वारा मात्रा निर्धारित किया गया है, जो व्यास, मेरा मतलब है, पता चला है। एक परिणाम के रूप में, मापा Sauter मतलब व्यास सफलतापूर्वक जांच की पंपों के यांत्रिक तनाव का मूल्यांकन करने के लिए एक तुलना कसौटी के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। मैग्लेव केन्द्रापसारक पम्प क्रमिक वृत्तों में सिकुड़नेवाला और 4-पिस्टन डायाफ्राम पंपों के साथ तुलना पायस बूंदों पर कम यांत्रिक तनाव का संकेत है, बड़ा मापा Sauter मतलब व्यास का पता चला। घुड़साल मेंतिथि करने के लिए एँ, इनलाइन एंडोस्कोपी भी इस अध्ययन के द्वारा पुष्टि की गई है, जो विश्वसनीय बूंद आकार माप 1,6,12-14,20-21, के लिए एक मजबूत और सरल तकनीक होना दिखाया गया है। इस तरह के फाइबर ऑप्टिकल FBR संवेदक के रूप में वैकल्पिक माप तकनीक, की तुलना में, FBRM और 2 डी-ORM तकनीक, एंडोस्कोप तकनीक तरल / तरल अनुप्रयोगों 12,14 में सटीक डेटा प्राप्त करने के लिए मानक पद्धति के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
इनलाइन एंडोस्कोपी और गैर जैविक तेल-पानी पायस प्रणाली के सरल उत्पादन के आसान से निपटने प्रोटोकॉल पाठ के अनुसार ड्रॉप आकार पता लगाने के लिए एक सरल प्रक्रिया (ऊपर देखें) सक्षम बनाता है। फिर भी, यह एंडोस्कोप जांच की स्थिति भंडारण के बर्तन में द्रव का प्रवाह पर निर्भर करता है कि उल्लेख किया जाना चाहिए। जांच के लेंस मिनट 5 एल अप करने के लिए कम प्रवाह दरों के लिए इनलेट ट्यूब के नीचे सीधे स्थित होना चाहिए कि आगे की जांच (नहीं दिखाया डेटा) से पता चला है -1आदेश में एक बूंद 19 की एक बहु का पता लगाने से बचने के लिए। -1 मिनट 5 एल अधिक प्रवाह दरों पर तेज छवियों के लिए, यह कम से कम 10 सेमी दूर इनलेट ट्यूब से जांच की स्थिति के लिए सिफारिश की है। प्रक्रिया मापदंडों के स्वतंत्र, इनलाइन एंडोस्कोपी के धारक धुंधला छवियों में परिणाम कर सकते हैं, जो जांच के स्थानांतरण से बचने के क्रम में स्थिर होना चाहिए।
इसके अलावा, यह विशेष रूप से पता लगाया बूंद आकार न्यूनतम पहचाने बूंद व्यास 6.5 माइक्रोन है जहां लागू किया फोटो ऑप्टिकल प्रणाली, के निचले सीमा का पता लगाने के करीब है कि ध्यान दिया जाना चाहिए। निर्माता-प्रदान की सॉफ्टवेयर में सुधार किया गया है, इनलाइन एंडोस्कोपी तकनीक मज़बूती से 1 माइक्रोन का एक न्यूनतम बूंद आकार का पता लगाने कर सकते हैं। इसके अलावा, इमेज प्रोसेसिंग आगे औद्योगिक आवेदनों की ऑनलाइन निगरानी सक्षम करने के लिए विकसित किया जाएगा।
वर्तमान अध्ययन अप करने के लिए 3.4 एल के अपेक्षाकृत कम प्रवाह दरों पर ध्यान केंद्रित करते हुए 60; -1 मिनट, भविष्य के अध्ययन के संचालन की स्थिति की एक व्यापक रेंज पर विचार करना चाहिए। पहली जांच (डेटा) नहीं दिखाया मिनट -1 20 एल अप करने के लिए प्रवाह दरों पर बाहर किया गया है। हालांकि, एक 1: पानी तेल पायस प्रणाली के 2 कमजोर पड़ने (ग पृष्ठसक्रियाकारक = 0.09 मिलीग्राम एल -1, सी तेल = 0.64 मिलीग्राम एल -1), मिनट -1 19 10 एल से अधिक प्रवाह दरों पर की सिफारिश की है वृद्धि की बूंद गोलमाल के रूप में अन्यथा प्रभावित कर पता लगाने ड्रॉप और पता लगाया बूंदों की संख्या कम होगी उच्च यांत्रिक तनाव की वजह से। टेस्ट मैचों में एक 1 के साथ बाहर किया गया: 2 कमजोर पड़ने और एक undiluted तेल-पानी पायस प्रणाली के परिणामों के साथ तुलना में। दोनों दृष्टिकोण के लिए, SAUTER व्यास मज़बूती (5% से नीचे मानक विचलन) मापा गया है मतलब है। इसलिए, कम मात्रा अंश (1: 2 के कमजोर पड़ने) मापा Sauter व्यास मतलब प्रभावित नहीं किया था, और इस तरह एक बूंद-बूंद गोलमाल नगण्य था।
NT "> इन शक्तिशाली प्रयोगात्मक दृष्टिकोण एंडोस्कोपी तकनीक में सुधार के साथ ही संबंधित छवि अधिग्रहण, मान्यता और परिणाम विश्लेषक सॉफ्टवेयर के लिए एक अच्छा आधार प्रदान करते हैं। इसके अलावा, एंडोस्कोपी तकनीक की उपयुक्तता पंप प्रकार और श्रृंखला वर्गीकृत करने के लिए अपने यांत्रिक के अनुसार तनाव को सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया गया। प्राप्त परिणामों पंप डिजाइन, विकास और कोशिका क्षति को कम करने के लिए पंप के अनुकूलन के लिए आवश्यक हैं।The authors have nothing to disclose.
लेखक अपनी वित्तीय सहायता (नं 13236.1 PFFLI-रास) के लिए प्रौद्योगिकी और नवाचार (सीटीआई, स्विट्जरलैंड) के लिए आयोग को धन्यवाद देना चाहूंगा।
CCD camera | Allied Vision Technologies GmbH | GX2750 | Equipment for inline endoscopy |
C-Flex Biopharmaceutical Tubing | Saint-Gobain Performance Plastics | 374-375-4 | Tube Select a tubing length of about 45 cm before the pump. |
C-Flex Biopharmaceutical Tubing | Saint-Gobain Performance Plastics | 374-375-3 | Tube Select a tubing length of about 45 cm after the pump and clamp on the flow sensor to this tubing. |
CLAVE Connector | Victus | 011-C2000 | Sampling port |
Controller LPC-200.1-02 | Levitronix GmbH | 100-30030 | PuraLev 200MU controller |
Controller LPC-600.1-02 | Levitronix GmbH | 100-30033 | PuraLev 600MU controller |
LeviFlow Clamp-On Sensor LFSC-12 | Levitronix GmbH | 100-30329 | Flow sensor for flow rates below 5 L min-1 |
LeviFlow Converter LFC-1C-CS | Levitronix GmbH | 100-30328 | Flow sensor output device |
Masterflex I/P Easy Load | Fisher Scientific AG | EW-77963-10 | Peristaltic pump |
Mitos free flow valve | Parker Hannifin Europe Sàrl | FFLQR16S6S6AM | Valve |
Mobil Eal Arctic | Exxon Mobil Corporation | Mobil EAL Arctic 22 | Oil Prepare the emulsion directly before the experiment. |
Motor | Elektromotorenwerk Brienz AG | 7WAC72N4THTF | Motor for agitator shaft |
Motor BSM-1.4 | Levitronix GmbH | 100-10005 | PuraLev 200MU motor |
Motor LPM-600.4 | Levitronix GmbH | 100-10038 | PuraLev 600MU motor |
Norm-Ject 10 mL Luer Lock | Restek Corporation | 22775 | Syringe |
Pump Head LPP-200.5 | Levitronix GmbH | 100-90525 | PuraLev 200MU pump head |
Pump Head LPP-600.18 | Levitronix GmbH | 100-90548 | PuraLev 600MU pump head |
Quattroflow 1200-SU | Almatechnik AG | QF 1200 | 4-piston diaphragm pump |
SciPres Sensor | SciLog | 080-695PSX | Pressure sensor |
SciPres Sensor Monitor | SciLog | 080-690 | Pressure sensor output device |
SOPAT-VF Inline Endoscopic Probe | SOPAT GmbH | Inline endoscopy | |
Stroboscope | Drello GmbH & Co KG | Drelloscop 255-01 | Equipment for inline endoscopy |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | X100 | Surfactant Handle with gloves and goggles. (acute toxicity, eye irritation) |