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细胞活性难维持?隔离器CO₂浓度恒定5%,保细胞存活率≥95%
2025-10-29   

    细胞治疗里活性得以维持存在核心难点对而言,将发生在细胞于体外进行培养之际,针对CO₂浓度展现出高度敏感性情况,正常细胞在代谢进程中则会生成乳酸,因乳酸产生致使培养基的pH值出现下降势头,然而CO₂需要借助与培养基里碳酸氢盐缓冲体系像NaHCO₃展开反应,此反应过程为CO₂+H₂O⇌H₂CO₃⇌H⁺+HCO₃⁻,以此来维护pH的稳定。若CO₂浓度低于4%,缓冲体系失衡,会致使pH值升至7.6以上,细胞酶活性受抑制,并使增殖速率下降30%;若浓度高于6%,则pH值降至7.2以下,会造成细胞渗透压紊乱,进而出现皱缩、凋亡,特别是T细胞、间充质干细胞这类对微环境敏感的细胞,若浓度波动1%,即会导致存活率下降10%-15%,普通培养设备(像开放式生物安全柜),因CO₂浓度受外界气流影响(波动范围2%-8%),终究难以满足细胞治疗对活性的要求。

细胞治疗隔离器

    5%CO₂浓度是细胞存活率≥95%的关键所在,这来源于它对不同细胞类型代谢需求的适配:T细胞(常用于干细胞治疗)在5%CO₂环境的情况下,IL-2分泌量相较于4%浓度时要高25%,细胞活化率从80%提升至92%,经过48小时的培养,存活率可达到96%-98%(当低于此浓度时,存活率会降至85%以下,并且效应细胞杀伤活性变小);间充质干细胞(用来进行组织修复治疗)在5%CO₂的环境下,成骨分化的标志物(比如碱性磷酸酶)表达量会提高30%,细胞贴壁率即达到95%,在传代3次后依然能保持80%以上的多向分化能力(当浓度偏离时,贴壁率会降低至70%,分化能力会明显变弱);在CAR-T细胞的制备过程中,5%CO₂能够减少细胞因子释放综合征(CRS)相关细胞(像单核细胞)的异常激活,使得终产品里面活性CAR-T细胞的占比≥90%,从而符合临床输注的要求。

    为保证CO₂浓度达到恒定效果,隔离器要配合以下这些实操要点:其一,对于培养基适配,要选择与5%CO₂相匹配的碳酸氢盐浓度培养基,像含有2.2g/LNaHCO₃的DMEM培养基、含有1.5g/LNaHCO₃的RPMI-1640培养基等,防止因培养基缓冲能力欠缺致使pH出现波动;其二,关于浓度校准,每周运用便携式CO₂分析仪,其精度为±0.05%且经过国家计量认证,来对隔离器传感器进行校准,要是偏差超过0.1%就需要重新标定,标定方法是通入浓度已知的5%标准CO₂气体,等传感器读数稳定后调整到标准值;其三,在样本放置方面,细胞培养皿/培养瓶要均匀分布在腔体载物台,载物台配有恒温加热模块,温度是37±0.5℃,避免堆叠从而遮挡气流循环,气流死角处CO₂浓度偏差有可能达到0.5%;其四,针对开门控制,每次取放样本都要先关闭CO₂补充阀,开门时间要≤30秒,开门1分钟会让浓度下降0.8%-1.2%,关门后系统会启动“快速补浓模式”,3分钟内将浓度恢复到5%。

    细胞存活率受异常情况处理的直接影响:若钢瓶压力表显示CO₂钢瓶压力低于0.5MPa,要立即更换新钢瓶,更换时关闭隔离器总电源以避免空气渗入,更换后通气10分钟再检测浓度;若传感器故障致使浓度显示异常,可切换至备用传感器,因隔离器配备双传感器冗余设计,同时联系厂家维修,期间每30分钟用便携式分析仪手动检测1次;若腔体密封失效比如门密封条老化,会出现浓度持续下降而且补浓无效,需停机更换密封条,密封条材质是硅橡胶且硬度50±5ShoreA,更换后需做漏风测试,通入5.5%CO₂,30分钟内浓度下降≤0.1%则为合格。

    经由“5%CO₂浓度始终保持不变+与之配套的实操有着规范要求”,隔离器能够把细胞治疗里关键细胞的存活比率稳定维持在95%之上,防止因浓度出现波动致使样本被报废(单批次CAR-T细胞制备成本超过50万元,存活率不符合标准会直接造成全额损失),与此同时契合GMPAnnex1针对细胞培养微环境所提出的要求(需要记录CO₂浓度、温度、湿度等参数,保存期限≥5年),给细胞治疗产品的临床安全性以及有效性给予核心保障。


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