Proč plánovat a jak si vybrat svůj fermentor či bioreaktor?

V minulém čísle (Vesmír 88, 586, 2009/9) jsme se zabývali zejména obecnějšími důvody pro zařazení fermentoru nebo bioreaktoru do investičního plánu výzkumné či produkční laboratoře. Pokusil jsem se vyvrátit poměrně častou představu o neúměrně vysoké ceně a složité obsluze moderních fermentorů a bioreaktorů a zmínili jsme i některé základní předpoklady pro výběr kvalitního zařízení, které by mělo spolehlivě sloužit po řadu let. Za nejdůležitější z nich považuji výběr dodavatele, který disponuje mnohaletými zkušenostmi a je schopen vyrábět a dlouhodobě aplikačně i servisně podporovat nejen malé výzkumné fermentory a bioreaktory, ale i jejich mnohonásobně složitější sourozence o objemu několika desítek až tisíc litrů (viz obr.).

Čeho si všímat při výběru fermentoru? Zejména bychom si měli uvědomit, jaké organismy a buněčné linie budeme kultivovat, jaké budeme mít reálné nároky na účinnost míchání a provzdušňování kultury, na rychlost zahřívání a chlazení během kultivace, zda má být zařízení autoklávovatelné, či nám lépe vyhovuje sterilizace na místě, zda dáváme přednost míchání přes magnetickou spojku, nebo přímému míchání. Dále bychom měli vzít v úvahu, jaká je uživatelská přívětivost a univerzalita zařízení a ovládacího softwaru. Řada zmíněných parametrů spolu navzájem souvisí a změnou jednoho často měníme i ostatní.

Jedna ze základních otázek začínajících uživatelů je, jak velikou fermentační nádobu pořídit. Především je třeba vzít v úvahu pracovní objem nádoby a nikoliv její udávaný celkový objem. Např. nádoba o velikosti 1,3 l k fermentoru BioFlo® 115 od firmy New Brunswick Scientific má pracovní objem 0,4 až 1,0 l, zatímco nádoba o celkové velikosti 7,5 l k témuž typu fermentoru má pracovní objem 2,0 až 5,6 l. S velikostí nádoby souvisí i počet dostupných vstupů a výstupů ve víku, jichž je u 1,3 l nádoby 10 a u 7,5 l nádoby 16. Z technických detailů, které by neměly být opomenuty, je třeba zmínit chladič (kondenzátor) výstupních plynů z nádoby fermentoru či bioreaktoru. Kvalitní nerezový chladič je naprosto nezbytný pro delší kultivace nebo pro kultivace při vyšších teplotách, neboť zabraňuje nežádoucímu odpařování a zahušťování kultivačního média. Několikrát byla zmíněna otázka dokonalého provzdušnění a míchání kultury tak, aby se každá buňka v každém okamžiku kultivace nacházela v optimálních podmínkách. Tato otázka není triviální. Kromě tvaru a velikosti nádoby, výkonu motoru míchadla a způsobu přenosu tohoto výkonu do nitra nádoby ovlivňuje míchání zejména tvar a velikost míchadla. Pokud například použijete pro vláknité houby nebo savčí buňky jednoduchou a výkonnou Rushtonovu turbínku s plochými kolmými listy, která je optimální pro kultivaci jednobuněčných mikroorganismů, obdržíte místo kýžené prospívající kultury jemnou sekanou. Některé savčí buňky může poškodit dokonce i přímý kontakt s bublinami vzduchu. Adherentní buňky je navíc nutno kultivovat na suspenzních mikročásticích či jiných nosičích. New Brunswick Scientific klade velký důraz na vývoj nových turbínek a způsobů míchání i provzdušňování kultivačního média a nabízí pro své fermentory či bioreaktory mnoho možností, včetně kompartmentace kultivačního prostoru, která zajišťuje maximální ochranu citlivých buněk při zabezpečení jejich dokonalého zásobení kyslíkem a živinami (viz ukázku některých míchadel).

Je třeba rovněž zvážit, jaký uživatelský komfort nabízí řídicí jednotka, kolik obslouží či kolik má přímo integrováno pump, ventilů pro vzduch a jiné plyny, respektive dalších vstupů a výstupů a samozřejmě i jakou část laboratorního prostoru celý systém zabírá. Pokud dáme přednost obsluze fermentoru či bioreaktoru pomocí externího počítače i tam, kde to není nutné (např. BioFlo®/CelliGen® 115), je dobré opět zvážit, nakolik je software uživatelsky přívětivý pro každodenní rutinní používání a nakolik zároveň v případě potřeby umožňuje programování i velmi složitých experimentů. Nikdy není na škodu, pokud řídicí software umožňuje připojit i zařízení jiných výrobců tak, jak to zvládá například BioCommand® od firmy New Brunswick Scientific, který je plně kompatibilní se standardem OPC (Open Process Control) a může být použit pro propojení, monitorování a ovládání jakýchkoliv laboratorních přístrojů kompatibilních s OPC.

Pokud si chcete pořídit fermentor nebo rozšířit vaše dosavadní fermentační kapacity, neváhejte se poradit s týmem odborníků ze společnosti Eppendorf Czech & Slovakia, s. r. o.

RNDr. Milan Řezka, obchodní zástupce pro New Brunswick Scientific