什么是合成生物学(synthetic biology)?
合成生物学是一门汇集生物学、基因组学、工程学和信息学等多种学科的交叉学科,其实现的技术路径是运用系统生物学和工程学原理,以基因组和生化分子合成为基础,综合生物化学、生物物理和生物信息等技术,旨在设计、改造、重建生物分子、生物元件和生物分化过程,以构建具有生命活性的生物元件、系统以及人造细胞或生物体。
梅特勒托利多提供的合成生物学整体解决方案涵盖了从研发到生产的全链条流程,包括研发和产品质量检测过程中高精度分析称量、高通量移液、多参数分析、紫外分光光度、密度检测、卡尔费休水分检测、自动电位滴定等实验室通用和分析设备,发酵和分离纯化过程中在线pH、在线溶解氧、在线拉曼光谱等监控仪表,以及用于加料过程的数字化称重解决方案。除此之外,我们还可提供定制化包装解决方案、产品视觉检测方案以及整体服务解决方案。
高通量移液设备
多参数测定仪
对于发酵体系而言,pH、电导率是重要的控制指标,梅特勒托利多推出的多参数测定仪可以满足pH、电导率、离子强度、溶解氧、氧化还原电位在内的3个参数的同时测定,精准控制菌株生长和转化条件,加快企业的研发效率,同时节省样品成本。
发酵过程
培养基制备中配方配料管理
培养基是提供微生物合成按一定比例配制的多种营养物质的混合物,培养基组成对菌体生长繁殖、目标产物的生物合成、产品的分离纯化乃至产品的质量和产量都有重要的影响。
对于大规模的合成生物发酵生产,不同的微生物发酵对营养物质的要求不同,配方配比不同,综合考虑各因素的影响,得到一个适合该菌种的培养基的配方,同时还要考虑配置过程中各种营养成分的加入顺序,避免沉淀而造成培养基营养成分的损失,在大规模生产中进行必要的调整,以获得高效的量产。
培养基的精确称量配比,制备对最终产品至关重要, 梅特勒托利多的适合工业生产的称量设备和配方配料管理系统,帮助您精确称量和有效监控过程,避免差错,提高效率。
发酵罐的状态监测和培养基添加控制
实时监测,智能控制:合成生物发酵罐内的物料粘稠度、气体含量和泡沫在整个反应过程中不断变化。应用称重的方式是控制进料流速和发酵罐状态更可靠、更精确的方法。
梅特勒托利多提供多种数字称重方案可实现实时智能诊断,有效监控工艺过程,并可达到无菌的严苛标准。同时在需要补充培养基时,多种规格的台秤和平台秤提供可靠、精确的培养基补料。
培养基中在线pH和电导率的监测
自然界中的微生物由于种类不同,他们对营养的需求也会有差别,因此在菌种分离,保藏和工业发酵中,都要根据该菌株对营养需求的特点来配置相应的培养基。
梅特勒托利多提供在线pH和电导率(Cond)为不同菌株提供所需要碳源、氮源、适宜酸碱度和无机盐的培养基配制的监测,保障培养基批次内和批次间的质量稳定性和一致性,以确保菌种正常的营养需求和生命活动。
合成生物学精准发酵解决方案
合成生物学能否从实验室技术走向工业化生产的阶段,其决定因素之一是发酵生产环节,发酵放大并非所有参数直接线性放大,需要综合考虑罐体温度、溶氧、pH、补料速度等传质、扩散动力学因素,这些因素会造成发酵结果与小试差别很大,而且在不同的发酵阶段,采用不同的参数控制方式,这些都是在摇瓶小试时无法做到的。
梅特勒托利多过程分析部门提供在线实时监测的pH、溶解氧(DO)、光密度(OD)等传感器,为菌株生长提供适宜的发酵条件,根据不同阶段小试、中试和商业化生产,提供多种多样的配置和选型,以提高小试走向产业化的步伐。
高精度天平
高精度天平提供配方称量功能,满足实验室到中小试生产过程原料等的称量
对于发酵体系,发酵液的组成极为重要。在缓冲液、培养基制备过程中,涉及到不同组分的配方称量,部分生长因子组分比列甚至不足1%,梅特勒托利多可以提供0.1ug-64kg称量范围的天平,可用于实验室小试、中试的配方称量需求。
纯化分离
过程控制,提高目标产品纯度
合成生物学能否代替传统的技术,回到根本要以产品在市场上的成本,利润和质量作为最终的衡量标准,很多企业在纯化的成本投入占据7成。因此,提高目标产品的纯度和降低纯化的成本,成为合成生物学企业核心的竞争力。
梅特勒托利多提供在线浊度传感器(OD),能够根据产品的浊度或者色度快速有效的判断出是否将目标产品彻底分离。
另外,在超滤和色谱层析过程中控制pH和电导率可清晰分离出所需的分子并获得更高的纯度,因为在两个工艺中会用到大量缓冲液,而缓冲液是两个工艺中提纯目标产品的关键,如何配制出不同离子含量或者不同pH的缓冲液达到有效洗脱(分离)的目的,缓冲液的配制过程中在线pH和电导率的监控尤为得重要。
称重设备监控生产全流程
合成生物工艺下从分离纯化阶段到最终产品,称重设备被广泛的应用于每一个工艺流程,用于监控生产过程,无论是缓冲液的配置、储液罐,中间品的转移,到最终产品,称重设备在整个流程中至关重要。
梅特勒托利多提供用于储液罐称重的称重模块,中间品和成品的台秤、平台秤,确保了整个工艺过程控制,保证质量,提升了生产效率。
智能称重模块提供智能诊断,实时监测。在分离纯化阶段,缓冲液配制需耗费大量的人力物力,梅特勒托利多PowerMount智能称重模块可实时监测控制储液罐,缓冲液的配制,配合卫生设计的PHD系列超低平台秤,使得缓冲液的配制和制备变得更加方便可控。
产品质量检测
实验室分析设备及联用方案
pH、电导率、密度、折光、紫外联用方案,提高产品检测效率
对于发酵产品,其色度、水分、密度等参数直接反映了该产品的产品质量,在一些小试或者中试阶段,客户的样品量较少,有些样品也极为珍贵。
梅特勒托利多可以提供密度、折光、电导率、色度、滴定等在内的多参数连续测定方案,实现一次取样完成多参数的检测,加快质检效率。同时结合LabX实验室管理软件,可以实现检测数据的审计追踪,这对于医药、化妆品原料及食品添加剂企业而言尤为重要。
热分析的产品
诸如玻璃化转变温度、熔点、分解温度等热性能参数是产品的重要性能指标和储存指标,梅特勒托利多的DSC 5+新品,可以帮助实现实验不同配方样品的自动进样测试监测,实现真正的无人值守。针对聚合物材料的热机械性能等其他热分析需求,梅特勒托利多有TGA、TMA与DMA可供选择,是材料研发表征的好帮手。
自动称重包装
自动化包装解决方案
合成生物学涵盖多个领域,其中包括医药原料、高附加值化妆品成分、医疗美容原料、食品及保健品原料、生物农药以及天然产物等。随着产业转型的成功推进和生产能力的逐步提升,在物料出库时,其包装过程变得尤为重要。在敞口袋包装这一细分领域中,我们凭借多年的经验积累,已研发出针对粉体物料的自动化包装解决方案。针对于液体物料,我们也可以提供整套定制化自动化灌装解决方案。我们致力于通过这些创新技术,与广大客户携手推动行业的持续健康发展。
自动化液体灌装方案
梅特勒托利多可提供完善的液体灌装解决方案,称量范围覆盖20L桶、200L桶以及IBC吨桶灌装等。小桶全自动液体灌装线适用于多头快速灌装,安全合规,绿色生产,满足防腐防爆要求,功能配置丰富,适合多种桶型、物料和自动化需求,帮助实现自动分桶,自动寻口,自动精确定量灌装,自动理盖上盖,自动紧盖等复杂全流程,减人增效,全方位提升生产效益!
散装物料连续累加计量的优先方案
电子散料秤具有称重电子散料秤具有称重精度高,稳定性好等特点,也可用于定值装车、生产用料批次统计等环节,称重精度满足贸易结算要求,广泛应用于港口、粮油、合成生物学、冶金、化工、新能源等行业。在散装物料的输送、存储过程中,常常需要在连续料流的情况下测量出物料的重量,这一重量值在企业内部可用来统计库存,实时了解原料消耗情况,实现精益生产管理,在企业外部,可作为贸易结算的依据。
公辅工程
公用工程(水系统)
公辅工程能够提供稳定、可靠的能源和原材料的供应,保证生产设备的正常运行,提高生产的效率和质量,尤其是公辅工程的水系统关联着整个企业的产品质量。梅特勒托利多提供可靠的,维护量低的在线TOC,电导率和微生物分析仪实现对水质质量的监测,保证水质符合相关法规要求。
成功案例
过程分析智能化控制助力合成生物学企业降本增效
H公司是一家专注合成生物学科技的生物材料公司,属于国内率先实现合成生物学技术向产业化落地的头部企业,业务目前涵盖生物活性物原料、医疗终端产品、消费终端产品(功能性护肤品和功能性食品),无论在哪个业务范围,其在所有的研发到放大生产过程中的工艺过程控制,都采用梅特勒托利多过程分析的产品,而其旗下几个子公司,也是参照母公司H的配置。
梅特勒过程分析在线传感器给H公司带来的价值:
- 在小试、中试、和产业化过程中提供差异化的解决方案,提高了合成生物学技术向产业化转化的成功率。
- 采用在线智能传感器降低了人员操作带来的误差和风险,提高了批次质量和产量的一致性
- 降低了生产成本,使得新的合成生物学技术能够代替传统的化学合成。
- 在线传感器能够提供精准的过程控制,从而提高了目标产物的产率。
技术手册
合成生物学作为新兴交叉学科行业,行业暂时缺少完善且公开的技术方案。梅特勒托利多集百家之长,打造了生物合成学技术指南,涉及基因编辑、发酵放大、分离纯化、数据连接等各个环节的基础检测技术和创新解决方案的解析,帮助企业快速实现工业放大。
技术手册可以为您解答以下问题:
- 如何实现菌株高通量基因筛选、编辑、合成等操作?
- 如何加快生物合成工业化规模生产的安全放大?
- 如何快速探索和优化复杂体系的分离纯化?
- 如何在线实时监测生物合成的条件变化和转化效率?
2024合成生物学与生物制造应用大会
大会于2024年9月21-22日在深圳.光明区卫光生命科学院召开。会议邀请了行业内相关领域的知名专家学者共同探讨合成生物学与生物制造的产业化未来及应用的未来。
梅特勒托利多过程分析部门为合成生物学应用提供了从底盘细胞构建到商业化生产的实时在线分析解决方案。
梅特勒托利多GreenMT长期可持续发展计划在环境、社会和治理(ESG)领域取得了卓越成果,荣获“绿色生物创新奖”。