研究发现监测分子可以保持细胞健康！
小杨 / 2019-10-16 07:46:44
中国微生物菌种查询网 研究人员展示了一种用于监控特定生物分子(例如生长因子)的集成技术，该技术可以指示为基于细胞的治疗剂新兴领域生产的活细胞培养物的健康状况。
研究人员利用微流技术推进了从化学复杂的生物反应器环境中制备样品的过程，利用电喷雾电离质谱(ESI-MS)进行在线监控，他们相信这将为治疗性细胞生产提供精确的质量控制。彻底改变了其他制造工艺。
佐治亚理工学院乔治·W·伍德拉夫机械工程学院伍德拉夫教授安德烈·费多罗夫(Andrei Fedorov)表示：“如今，细胞疗法的生产方式已经成为一种艺术。“过程控制必须非常迅速地发展，以支持当今台式科学中涌现的治疗应用。我们认为这项技术将帮助我们实现使这些令人兴奋的基于细胞的疗法广泛可用的目标。”
通过测量细胞分泌或排泄的非常低浓度的特定化合物，该技术还可以帮助确定应监测哪些大小不同的生物分子，以指导对细胞健康的控制。最终，研究人员希望将无标签的监测直接整合到大容量的生物反应器中，该反应器将产生足够大的细胞数量，以合理的成本和稳定的质量提供新疗法。
动态质谱探针(DMSP)的开发得到了美国国家科学基金会(NSF)细胞制造技术工程研究中心(CMaT)的支持，该中心总部位于佐治亚理工学院。这项工作于9月10日发表在《生物技术与生物工程》杂志上。
传统的ESI-MS技术通过精确鉴定复杂的生物化合物，彻底改变了分析化学。由于复杂的样品制备要求，用于ESI-MS的现有方法需要太多时间才能用于连续监测生物反应器中的细胞生长，而对于特定的细胞健康指标而言，保持狭窄的参数至关重要。生物样品中还含有盐，在将盐引入ESI-MS系统之前必须将其除去。
为了加快分析过程，Fedorov和一个由研究生研究助理Mason Chilmonczyk和研究工程师Peter Kottke组成的团队使用微流体技术来帮助从盐中分离出目标化合物。除盐使用的是整体式装置，其中在两个流体流之间放置了具有纳米级孔的尺寸选择膜，一个流体是从生物反应器中提取的化学复杂样品，另一个是无盐水和调理化合物。
较小的盐分子很容易通过纳米孔从采样的生物反应器流中扩散出去，而较大的生物分子大部分保留下来用于后续的ESI-MS分析。同时，同时通过相同的膜纳米孔将化学添加剂引入样品混合物中，以增强样品混合物中目标生物分子的电离，从而改善ESI-MS分析。
Chilmonczyk说：“我们已经使用先进的微细加工技术来制造一种微流体装置，该装置能够在不到一分钟的时间内处理样品。”“传统的样品制备可能需要数小时至数天。”
该工艺目前可以去除多达99%的盐，同时保留80%的生物分子。引入调节剂可使分子接受更大的电荷，从而提高质谱仪检测低浓度生物分子和测量大分子的能力。