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改进湍流以扩大基于 iPS 细胞的血小板制造规模

导读最近,为了扩大使用 iPS 细胞衍生的巨核细胞制造血小板的规模,江藤浩二教授(临床应用系)及其研究团队通过计算模拟和生物测试,为基于叶...

最近,为了扩大使用 iPS 细胞衍生的巨核细胞制造血小板的规模,江藤浩二教授(临床应用系)及其研究团队通过计算模拟和生物测试,为基于叶轮的生物反应器设计了新的变化,以实现大规模、高质量的血小板生产。这项研究发表在《通信工程》上。

iPS 细胞衍生的可扩增永生化巨核细胞祖细胞系 (imMKCL) 是一种可再生的体外生产大量血小板用于输血的方法。尽管之前已使用 10 升罐系统通过以最佳湍流能量和剪切应力重建湍流生成了 1000 亿 (1011) 个有活力的 iPS 细胞衍生血小板,但真正的工业规模生产对于为血小板减少症和其他血小板疾病患者持续供应可输血血小板是必不可少的。

因此,该团队开始了这项研究,开发了一种 50 升良好生产规范(GMP) 级、一次性美国药典标准 (USP) IV 级聚乙烯罐和一种新型电机调节器,用于更大规模的有效血小板生产。

通过计算流体动力学 (CFD) 分析模拟此类 50 L 罐中产生的湍流能量和剪切应力,研究人员确定了最佳运动速度,以使较大的系统能够模拟之前检查过的较小罐内的情况。值得注意的是,尽管速度经过优化以产生类似的湍流能量和剪切应力作为平均值,但较大的罐的效率始终低于测试的较小罐(3 或 10 L)。

此外,容量更大的50L容器产生的血小板不仅数量少,质量也较差,用透射电子显微镜观察时,超微结构出现异常。最终,研究小组在体外试验或输注到小鼠体内(止血和循环动力学)评估其功能时,都表现出了较低的性能。

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