Компания FiberCell Systems Inc. предлагает оригинальные простые в эксплуатации системы высокой эффективности для культивирования клеток. Системы Fibercell представляют собой микробиореакторы для культивирования клеток на пустотелых волокнах (Hollow Fiber). Системы Fibercell представляют собой абсолютно новый подход к процессу культивирования клеток, который уже завоевал признание в мире. Сердцем системы Fibercell является специальный картридж, заполненный пустотелыми волокнами (Hollow Fiber), обеспечивающими высокую эффективность процесса культивирования, что дает возможность исследователям в лабораториях и биотехнологическим компаниям получать количества клеток и клеточных продуктов, недоступные с помощью стандартных технологий.

Вид системы Fibercell на полке СО2-инкубатора

Системы Fibercell были смоделированы по образцу циркуляционной кровеносной системы млекопитающих (mammalian circulatory system). Благодаря этому системы Fibercell дают возможность осуществлять культивирование клеток в любой лаборатории в условиях, максимально приближенный к условиям in vivo. Компания FiberCell Systems Inc. постоянно работает над разработкой новых вариантов применения систем Fibercell.

Системы Fibercell применяются для решения следующих основных задач:

• культивирование клеток
• наработка рекомбинантных белков
• наработка моноклональных антител
• токсикологические исследования In Vitro
• наработка секретома
• культивирование эндотелиальных клеток
• и многое другое

Картриджи систем Fibercell заполнены пустотелыми волокнами (Hollow fibers), которые представляют из себя микрофильтры, имеющие форму соломинок для напитков. Их диаметр составляет в среднем около 200 микрон, что обеспечивает отсечение по молекулярному весу порядка 5кДа (0,1 микрон). Волокна запаяны в картриджах таким образом, что среда, прокачиваемая через картридж, протекает внутри волокон, в то время как клетки растут в межволоконном пространстве. Таким образом, волокна создают полупроницаемый барьер с заданными свойствами между пространством, где культивируются клетки, и протекающей средой. Поскольку клетки находятся на пористой подложке, разделение клеток не требуется. Культуры клеток могут поддерживаться в течение многих месяцев в идентичном состоянии продуцирования.

Фрагмент картриджа Hollow Fibers системы FiberCell в разрезе, демонстрирующий высокую плотность роста клеток в межволоконном пространстве.

В процессе секретирования продукты концентрируются в малых объемах межволоконного пространства, где их концентрация может достигать значений в 100 раз больших, чем при проведении аналогичного процесса в колбах или в роллерных бутылях. Упаковка волокон внутри картриджа создает огромную площадь поверхности в очень малом объеме. Благодаря этому клетки могут расти при плотностях порядка 1 х 108 / мл и больших, что имитирует условия роста клеток in vivo. Системы FiberCell – это оптимальный выбор для продуцирования количества рекомбинантных белков и моноклональный антител в количествах порядка 10 мг – 1 г, а также клеточных культур, насчитывающих порядка 109 – 1011 клеток.

Культивирование клеток при высоких плотностях имеет следующие преимущества:

• сниженный расход сыворотки;
• простая адаптация к средам без сыворотки, включая фирменную среду Fibercell «CDM HD» (Chemically Defined Medium – High Density serum replacement), являющуюся заменой сыворотки;
• увеличенная концентрация секретируемого продукта (в 10 – 100 раз);
• максимально-близкие условия к условиям роста клеток in vivo.

Схема функционирования картриджа Fibercell Hollow Fiber

Система FiberCell включает в себя специальный спроектированный насосный нагнетательный модуль «Duet» и картриджи типа «Hollow Fiber» с соответствующей обвязкой. Система FiberCell является простым в эксплуатации и экономичным, но в то же время эффективным средством для реализации всех преимуществ культивирования клеток в волоконных картриджах в любой лаборатории. Система FiberCell, включая насосный модуль «Duet» и картридж, легко помещается в стандартный СО2-инкубатор, что дает контроль температуры и контроль состава газовой смеси. Картриджи в любой момент могут быть легко и быстро отсоединены от насоса для дальнейших манипуляций с ними в условиях ламинарного шкафа.

Система Fibercell в сборе

Насосный модуль «Duet» дает возможность гибко регулировать скорость потока среды для всех систем Fibercell и для всех типов картриджей Hollow Fiber. Насосный модуль «Duet» обеспечивает постоянный поток, необходимый для бесперебойной подачи питательных компонентов и для постоянной оксигенации культивируемых культур. В насосном модуле «Duet» реализована уникальная технология перекачивающего действия методом позитивного вытеснения. Технология обеспечивает свободное от какого-либо трения насосное действие, что предотвращает повреждение шлангов и забивание волокон картриджей микрофрагментами шлангов. Уникальная конструкция насосного модуля «Duet» позволяет организовать непрерывную эксплуатацию систем Fibercell в течение до двух лет. Насосный модуль «Duet» позволяет генерировать поток от 5 мл в минуту до 140 мл в минуту в зависимости от типа применяемого картриджа. Кислородопроницаемая петля силиконового шланга обеспечивает эффективный газообмен, при этом поддерживая систему в закрытом, биологически безопасном состоянии.

• В процессе продуцирования осуществляется концентрирование секретируемых белков и антител до 100 раз и более в малом объеме межволоконного пространства.
• Исключение необходимости дополнительных манипуляций с клетками, поскольку клетки распложены на пористой поверхности волокон.
• Клеточные культуры могут существовать в стабильном состоянии в течение многих месяцев
• Обеспечены все условия для высокой жизнеспособности, жизнестойкости клеток.
• Уменьшение степени протекания процессов апоптоза.
• Улучшение ряда клеточных функций, включая фолдинг белков и посттрансляционные модификации.
• Реализация гомеостатических условий существования клеточных культур, максимально приближенных к условиям in vivo.
• Эффективный своевременный отвод ингибирующих цитокинов от клеток.
• Максимальная биобезопасность в условиях «закрытой» системы.
• Возможность работы с большим числом клеток (до 1011).
• Исключение возникновения «мертвых зон» и неоднородностей внутри картриджа благодаря специальной структуре заполняющих его пустотелых волокон.
• Универсальная оптимизация как для суспензионных, так и для прилипающих клеток.
• Гибкий контроль над системой благодаря уникально гибкому регулированию скорости протока с помощью насосного модуля «Duet».
• Долгое время жизни картриджа (от нескольких недель до двух лет).
• Эффективный обмен (подвод питательных компонентов, отвод отходов) благодаря уникальной структуре пустотелых волокон и реализованной схеме позитивного нагнетания с помощью насосного модуля «Duet».

• Рост клеток происходит на волокнах и между волокнами.
• Геометрия волокон, оптимальная как для суспензионных, так и для прилипающих клеток.
• Молекулы малого размеры, такие как лактат, глюкоза и т.д., имеют возможность легко проникать сквозь волокна.
• Молекулы большого размеры, такие как моноклональные антитела и белки, не способны проникать сквозь волокна, благодаря чему концентрируются в межволоконном пространстве.

Эффективность единственной системы FiberCell эквивалентна 20 – 200 роллерным бутылям. Ежедневно.

Системы FiberCell представляют собой идеальное решение для in vitro продуцирования моноклональных антител в количествах порядка от 25 мг до 1 г.

Для этих целей оптимальным выбором будет гидрофильный картридж с полисульфоновыми волокнами с высокой степенью фильтрации с «отсечением» по молекулярному весу (MWCO) на уровне 20 кДа.

Секретируемый гибридомами ингибирующий фактор «TGF-Beta» в активной форме имеет молекулярный вес около 27 кДа.

Свойства картриджа позволяют данному ингибирующему цитокину диффундировать сквозь волокна и вымываться потоком, в то время как секретируемые антитела и собственно клетки остаются в малом объеме межволоконного пространства.

Скорость фильтрации для полисульфоновых картриджей на порядок выше чем для целлюлозных.

Это обеспечивает эффективный подвод питательных элементов и отвод отходов.

При этом в таких условиях возможно получение количеств клеток порядка 108 и более.

Системы Fibercell позволяют уменьшить расход сыворотки и обеспечивают легкую адаптацию под коммерчески-доступные безсывороточные составы, а также применение оригинальной субстанции для замены сыворотки «Fibercell CDM-HD» («chemically defined medium - high density»).

Продуцирование рекомбинантных белков и сред с контролируемыми свойствами из клеток млекопитающих может быть весьма сложным процессом, настолько сложным, что многие лаборатории вынуждены избегать использование систем экспрессии на основе клеток млекопитающих.

Как правило этот процесс связан с использованием большого количества культуральных колб или роллерных бутылей, либо требуется ферментер.
Условия культивирования, которые предлагают такие методы, далеки от физиологических.

В то же время системы Fibercell на основе картриджей «Hollow fiber» обеспечивают условия культивирования, максимально приближенные к физиологическим.

Системы Fibercell имеют возможность обеспечить громадную площадь поверхности для размещения клеток и высокую плотность клеток.

Это дает возможность применения в качестве замены сыворотки специальной среды Fibercell «CDM-HD», а также в результате могут способствовать максимально правильному фолдингу белков и максимально унифицированному протеканию процессов пост-трансляционных модификаций.

Достижимые концентрации белков находятся в диапазоне 100 мкг/мл - 300 мкг/мл/день, при этом возможно продуцирование количеств белка в диапазоне от 10 мг и до граммовых количеств.

Благодаря особенностям метода образуется высококонцентрированная среда, одним из основных компонентов которой становится продуцируемый белок.

При этом малый объем супернатанта облегчает дальнейшую очистку.

Системы FiberCell идеальны для продуцирования сред с заданными свойствами (conditioned medium) и генерирования секретома (совокупность белков, секретируемых клеткой) от самых различных типов клеток, включая раковые клеточные линии.

Достаточно большое количество клеток может поддерживаться в течение нескольких месяцев, эквивалентное 200 – 400 роллерных бутылей.

При этом правильный выбор параметра MWCO картриджа позволяет получить полезную информацию например о размере изучаемых факторов адаптации.

Многочисленные результаты показывают, что в условиях культивирования в картриджах Fibercell «Hollow Fiber» степень проявления явлений апоптоза значительно снижена.

Благодаря этому на выходе получается супернатант, свободный от внутриклеточных белков, которые могли бы образоваться благодаря лизису клеток.

При использовании систем Fibercell в сочетании с заменителем сыворотки «Fibercell CDM-HD» культивирование в картриджах «Fibercell Hollow Fiber» становится чрезвычайно удобным и весьма мощным методом для продуцирования сред с заданными свойствами, свободных от белков – компонентов сыворотки и белков, возникающих благодаря лизису.

Преимущества систем Fibercell

• Факторы концентрируются в 10 – 100 раз больше по сравнению с другими методами
• Облегчается процедура детерминирования молекулярных весов
• Субстанция свободна от интерферирующих протеинов
• Малый генерируемый объем эквивалентен многим литрам супернатанта, образующегося при использовании других методов

Сравнение очищенного рекомбинантного «hexeramized IgG» человека: вверху) из культуральной колбы 150 см2 внизу) из полисульфонового картриджа Fibercell Hollow Fiber. Хроматография методом гель-фильтрации демонстрирует неполную полимеризацию продукта в куль

Системы FiberCell на картриджах Hollow Fiber являются отличным решением для моделирования фармакологической биодоступности различных антимикробных препаратов, а также для имитирования различных профилей дозирования, который генерируют устойчивые организмы.

Системы FiberCell способна имитировать клинически-релевантные профили дозирования препаратов в строго контролируемых in vitro условиях (картридж + насосный модуль + резервуары).

Поскольку система Fibercell является «закрытой», она обладает преимуществом по сравнению с другими методами, гарантируя биобезопасные контролируемые условия работы с патогенными организмами.

Системы FiberCell имеют преимущества и перед методами тестирования на животных, так как в системах FiberCell имеется возможность более полного имитирования профилей дозирования и кинетик человека, а также возможность работы с организмами, не поддерживаемыми животными.

Малый объем компартмента, содержащего организмы, обеспечивает реализацию быстрых и прецизионных изменений концентрации препаратов.

Технология пустотелых волоконных картриджей «Hollow Fiber» обеспечивает высокий уровень контроля всех процессов и отличную воспроизводимость результатов на всех основных этапах исследования (культивирование, инфицирование, обработка препаратами).

Постановка экспериментов с биосистемами in vitro с помощью систем Fibercell позволяет уменьшить количество требуемых экспериментов на животных и позволяет получить клинически релевантные данные, которые могут быть использованы в сочетании с последующими данными экспериментов на животных и человеке.

Преимущества систем Fibercell

• Точная имитация профилей дозирования препаратов in vivo
• Любые варианты дозирования могут быть оценены и изучены – включая дозирование экстремально больших доз препаратов
• системы культивирования Fibercell представляют собой полностью закрытые биобезопасные системы
• Доказанная эффективность при работе с антибиотиками, антивирусными, антираковыми и антигрибковыми препаратами
• Возможность прецезионного контроля дозирования и метаболических профилей
• Возможность использования картриджей с волокнами различного типа для максимально эффективной работы с теми или иными препаратами

Модуль системы FiberCell «PS+» (кат. № 4300-C2025) специально создан для культивирования и работы с эндотелиальными клетками в потоке.
Волокно типа «PS+» может быть легко покрыто экстра-клеточными матричными белками (а также цитокинами либо антителами).

Это позволяет работать с клетками эндотелия в более физиологичных условиях по сравнению с другими методами.

Метод Fibercell позволяет сохранить характерную морфологию клеток, обеспечить адекватное формирование монослоя с характерными плотными контактами между клетками.

Такие условия культивирования максимально точно имитируют рост клеток in vivo.

Микропористая структура пустотелых волокон Fibercell «Hollow Fiber» и возможность контролировать межклеточный матрикс создает в том числе и идеальные условия сокультивации с другими типами клеток.

Преимущества систем Fibercell

• Внутренняя площадь поверхности волокон эквивалентна колбе типа «T75»
• Может быть сгенерировано напряжение (Shear stress) 0,5 – 25 дин/см2
• Из каждого картриджа может быть выделено около 100 мкг РНК
• Для дальнейшего изучения могут быть применены различные микроскопические методы, включая иммуногистохимические методы анализа

Замкнутый цикл микробиореакторной системы Fibercell

Насосный модуль «Duet» системы FiberCell обеспечивает гибкую регулировку скорости потока. Возможна одновременная работа с двумя картриджами «Hollow Fiber» с полностью независимыми резервуарами. Постоянный поток среды необходим для питательной поддержки клеток нутриентами и их непрерывного оксигенирования. Насосный модуль «Duet» характеризуется специальной конструкцией, обеспечивающей насосное действие по механизму позитивного вытеснения. Благодаря этому реализуется свободное от трения насосное действие. Эта технология исключает повреждение шлангов и попадание микрочастиц шлангов в картриджи, что может происходить при использовании обычных перистальтических насосов. Микрочастицы картриджей способны блокировать волокна, что исключено при использовании насосного модуля «Duet». «Duet» способен обеспечить непрерывное культивирование клеток до двух лет. Такие параметры как постоянная скорость потока и оксигенирование являются критичными для правильного функционирования систем «FiberCell». «Duet» дает возможность генерировать скорость потока от 1 мл в минуту до 140 мл в минуту в зависимости от применяемого картриджа. Газопроницаемость силиконовых шлангов позволяет обеспечить эффективную оксигенацию культур, при этом сохраняя закрытость и биобезопасность систем «Fibercell». Петля силиконового шланга является составной частью обвязки каждого картриджа и обеспечивает газообмен в системе. Картриджи большого размера (C2003 и C2018) наряду с картриджем C5011 включают шланг удвоенной длины и увеличенного диаметра по сравнению с картриджами среднего размера, благодаря чему возможно применение увеличенных скоростей потока, необходимых для эффективного функционирования таких систем.

Основным модулем системы Fibercell является насосный модуль Duet

• занимает половину площади полки и одну третью часть высоты СО2-инкубатора стандартного размера.
• раздельные резервуары для сред исключают возможность кросс-контаминации
• «Duet» является универсальным и совместим со всеми картриджами Fibercell
• высокие скорости потока для оптимального культивирования с картриджами большой емкости
• плоское сечение шнура электропитания для протяжки через герметично закрытую дверь СО2-инкубатора
• магнитные фиксаторы для надежного крепления

Спецификация насосного модуля FiberCell «Duet»

Информация для заказа

P3202 Насосный модуль FiberCell «Duet», 100/120/220 Вольт

Крышки являются автоклавируемыми и могут использоваться многократно. Они совместимы с емкостями стандартного дизайна, широко используемыми в лабораторной практике и доступными для заказа от разных производителей. Крышка A1005 (33 мм) совместима со стандартными стеклянными бутылями, крышка A1006 (38 мм) совместима со стандартными пластиковыми бутылями, крышка A1008 (45 мм) совместима со стандартными широкогорлыми бутылями.

Бутыли и резервуары с крышками Fibercell

Информация для заказа

• A1005 Крышка в сборе 33 мм
• A1006 Крышка в сборе 38 мм
• A1007 Крышка в сборе для токсикологии In Vitro
• A1008 Крышка в сборе 45 мм

Замена сыворотки «CDM-HD» представляет собой специальный химический состав, не содержащий белков. CDM-HD дает возможность эффективно применять любые среды, такие как DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium) и другие, широко используемые для культивирования бактериальных клеток и клеток млекопитающих, не требуя применения сыворотки.

Замена сыворотки «CDM-HD»

CDM-HD специально оптимизирована для выращивания культур в условиях высокой плотности клеток в картриджах «Hollow Fiber» систем «Fibercell». CDM-HD характеризуется высокой степенью однородности от лота к лоту, облегчает очистку целевых соединений и представляет собой экономичную замену сыворотки. CDM-HD доступна в виде сухого порошка для приготовления одного литра состава и используется в концентрации 10%.

Информация для заказа

CDM-HD-1 Порошок CDM-HD для приготовления 1 литра

C2025 Картридж с размером пор 0,1 мкм.
Для максимальных скоростей обмена. Активированное волокно для матричных белков, цитокинов и антител. Идеальное волокно для эндотелиальных клеток и гепатоцитов.

C2008 Картридж с отсечением MWCO 5 кДа @ 50%.
Гидрофильное волокно для удерживания малых молекул. Рекомендуется для рекомбинантных белков 20 – 100 кДа. Подходит для культивирования как клеток в суспензиях так и прилипающих клеток, включая CHO, HeLa и 293. Может поддерживать до 109 клеток и обеспечивать выработку до 1-2 мг рекомбинантного белка в день.

C2011 Картридж с отсечением MWCO 20 кДа @ 50%.
Характеризуется гидрофильностью волокон для улавливания больших молекул, культур гибридом и лимфоцитов. Отсечение на уровне 20 кДа дает возможность TGF beta и TNF alpha диффундировать сквозь волокна, в то же время удерживая антитела.
Может поддерживать до 109 клеток и обеспечивать выработку до 10-50 мг моноклональных антител за 2 дня.
Рекомендуется для рекомбинантных белков более 100 кДа и обеспечивает выработку 1-2 мг белка в день.

C5011 Картридж с отсечением MWCO 20 кДа @ 50%.
Поход по свойствам на картридж C2011, но оптимизирован для максимальной выработки моноклональных антител. Характеризуется увеличенной скорость потока и двойной обвязкой оксигенирующих шлангов. Обеспечивает выработку 20 - 100 мг антител за 2 дня.

C2003 Картридж с отсечением MWCO 5 кДа @ 50%.
Гидрофильное волокно для удерживания малых молекул. Рекомендуется для рекомбинантных белков 20 – 100 кДа. Подходит для культивирования как клеток в суспензиях так и прилипающих клеток, включая CHO, HeLa и 293. Может поддерживать до 5х1010 клеток и обеспечивать выработку до 5-10 мг рекомбинантного белка в день.

C2018 Картридж с отсечением MWCO 20 кДа @ 50%, 100 кДа @ 95%
Для улавливания больших молекул (100 кДа) и большего размера, таких как рекомбинантные белки из клеток CHO, HEK 293 и других.
Может поддерживать до 5х1010 клеток и обеспечивать выработку до 5-10 мг рекомбинантного белка в день.

C3008 Картридж с целлюлозными волокнами с отсечением MWCO 5 кДа.
Картридж C3008 предназначен в основном для использования в токсикологии in vitro, где препараты могут обладать свойством неспецифического связывания к другими типами волокон.

C4005 Картридж увеличенной емкости для систем других производителей.
Данный картридж не содержит обвязки оксигенирующими шлангами и шлангами для организации потока среды.

C4020 Картридж увеличенной емкости для систем других производителей.
Данный картридж не содержит обвязки оксигенирующими шлангами и шлангами для организации потока среды.

Oxy 0.6 Картридж – замена оксигенатора 1,0 м2 от других производителей.
В нем применяется волокно особого типа с максимально эффективным газообменом и пониженной утечкой среды.

C2025 C2008, C2011 C2003, C2018