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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2000.tde-31072001-120313
Document
Author
Full name
Aldo Tonso
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2000
Supervisor
Committee
Netto, Willibaldo Schmidell (President)
Augusto, Elisabeth de Fátima Pires
Facciotti, Maria Candida Reginato
Moro, Ana Maria
Pereira, Carlos Augusto
Title in Portuguese
Monitoramento e operação de cultivos de células animais em sistemas de perfusão.
Keywords in Portuguese
células animais
monitoramento
perfusão
processos fermentativos
Abstract in Portuguese
Os processos biotecnológicos com células animais tem despertado interesse crescente devido à sua capacidade de sintetizar moléculas complexas de altíssimo valor agregado, mesmo exigindo condições especiais de cultivo. Torna-se portanto fundamental o correto monitoramento de tais processos, para se manter seus parâmetros dentro de limites desejados. O objetivo deste trabalho foi efetuar cultivos de células animais em processo de perfusão, aos quais se acoplavam sistemas de monitoramento visando melhor controle, de modo a contribuir para o aumento da produtividade. Realizaram-se ensaios com células BHK e hibridoma em biorreator de 12L em alta densidade celular (20E6 cel/mL), para produção de fator de coagulação FVIII e anticorpo anti-TNF. O processo de perfusão foi analisado, buscando-se melhoria em seu controle através da correta estimativa da concentração celular. O sistema de transferência de oxigênio através de membranas de silicone foi estudado, tendo-se elaborado uma simplificação para a estimativa da velocidade de consumo de oxigênio, baseando-a na pressão média da membrana de silicone, e tendo-se determinado a influência da concentração de oxigênio no crescimento e na produção e seu valor limitante (entre 5 e 10%). Por fim, estudou-se o efeito da osmolalidade do meio no processo, tanto com relação ao crescimento e consumo de substratos, como na produtividade. Observou-se o aumento do tamanho da célula com o aumento da osmolalidade (até 470mmol/kg) e como este fato influencia o cálculo da velocidade específica de produção. Tentou-se sem sucesso fazer um monitoramento on-line deste aumento de tamanho, com o uso da sonda Lasentec FBRM. No entanto esta se mostrou capaz de estimar a concentração celular. O trabalho demonstra a importância de se efetuar um adequado monitoramento do processo para garantir a correta operação, em especial em cultivos com células animais em perfusão.
Title in English
Monitoring and operation of animal cell cultures in perfusion systems.
Keywords in English
animal cells
fermentation process
monitoring
perfusion
Abstract in English
Animal cell culture technology has become apparent, due to its capacity to synthesize highly valuable complex molecules, even requiring special attention. In this scenario, adequate process monitoring becomes essential to keep its parameters well controlled. The aim of this work is to perform perfusion cultures with animal cells, and couple them to monitoring systems, in order to improve the efficiency of the control and consequently productivity. Runs were realized with BHK and hibridoma cells in a 12-L bioreactor at high cell density (20E6 cel/mL), to produce clotting factor FVIII and antibody anti-TNF. The perfusion process was analyzed, to enhance its control through reliable cell density estimate. Oxygen transfer system through silicone tubing was studied, resulting in a simple way to estimate oxygen uptake rate and establishing the influence of oxygen partial pressure in the growth and production. At last, medium osmolality effect was investigated related to growth, substrate consumption, and productivity. Cell enlargement was observed at higher osmolalities (till 470mmol/kg) and its results over the specific production rate were analyzed. The cell size change was measured off-line. Lasentec FBRM probe could not follow the size change, but showed capable to estimate cell density This work makes evident the importance in having adequate monitoring systems, in order to assure correct process operation, and specially cell culture perfusion processes.
 
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TeseAldoTonso.pdf (2.40 Mbytes)
Publishing Date
2001-08-14
 
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