細胞培養在線監測PAT儀器集成系統
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細胞培養是生物工程和生物制藥的關鍵技術，細胞生長的狀態會直接影響下游生
物藥的質量和產量。目前對細胞生長狀態的檢測，主要還是依賴離線的分析手段, 存
在一定的時間滯后性，無法實現對細胞培養過程的及時干預。本系統利用過程分析技
術，通過對關鍵過程參數的實時在線測量及分析。加深了對過程機理的理解，為過程
自動化控制打下基礎。
本系統能夠實現對細胞的形貌、大小和密度做實時的準確測量，進而加深對過程
的了解，實現過程的優化控制及放大。
除了細胞以外，對其他領域，例如固體顆粒、氣泡、泡沫、乳狀液、液滴、聚合
物、流場等刻畫也具有極其廣泛的應用前景。
它適用于生產中對過程的研究，產品開發及其改進。特別適用于監測、優化和控
制生產過程。
應用實例：
本文以原位顯微鏡和在線拉曼光譜儀作為 PAT 工具，對細胞生長過程的細胞形
態、大小、密度和細胞營養物質及代謝產物（五個生化指標：葡萄糖、乳酸、谷氨
酸、谷氨酰胺、銨離子）濃度進行實時在線檢測和分析。原位顯微鏡實時拍攝細胞圖
像，實時得到細胞的直徑分布，并估算細胞密度。通過在線拉曼光譜儀實時獲取體系
的拉曼光譜，建立光譜數據與生化指標濃度的多元校正模型，實時分析細胞培養過程
中的生化指標濃度。
結果表明，原位顯微鏡的結果與細胞計數儀結果有良好的擬合性；拉曼光譜數據
與生化指標濃度建立的多元校正模型能夠實時預測生化指標的濃度。
這兩種 PAT 工具可以在線檢測并分析細胞生長狀態，可以提高細胞生存環境的質
量，從而使生物藥的產品質量提高。
