如何在細胞培養過程中、實時監控二氧化碳含量？

在體外培養模型中（比如在生物反應器內），CO2的測量和監控至關重要。在CHO細胞等哺乳動物細胞培養過程中，溶解CO2濃度的理想操作范圍通常為5 – 30 %，具體數值由培養過程和所使用的重組細胞系決定。

溶解CO2濃度過高

生物反應器中的溶解CO2濃度過高，會對細胞培養產生嚴重的負面影響：有害的代謝變化、生長抑制以及由此導致的生產效率低下。更確切地來講，它還會改變重組蛋白質的糖基化模式，尤其是在采用哺乳動物細胞系表達模型時。溶解CO2含量較高時(200 – 250 mmHg)，會成為哺乳動物的細胞毒素。如果沒有對其進行快速糾正，會嚴重影響到批次的生產效率。

溶解CO2濃度過低

人體內的二氧化碳濃度為5%，體外培養動物細胞時，低濃度也必須維持在該水平。雖然發生的幾率不高，但由于三羧酸循環中天然細胞會產出CO2，溶解CO2含量低（低于5 %）時會對細胞產生機械應力，也會對過程的生產效率造成負面影響。

那如何控制溶解CO2的濃度呢?

溶解CO2或乳酸累積過多時，通常可采用添加堿性碳化液的方式，將pH水平降低到目標范圍內，或者通過注入空氣或N2剝離液相中的CO2。根據不同的細胞系、生物反應器的規格、氣體注入方法和工藝技術類型，可以采取不同的控制策略，提高細胞密度。

在線測量的優點

在任何離線或旁線測量時，都有可能會出現取樣和測樣之間狀態不同和時間延遲的問題。使用在線溶解CO2傳感器可提供、實時的測量。在線檢測的數據可用于確定何時應該添加或去除CO2，不用考慮生物反應器的規格（H/D比例）、噴頭設計、剝離所使用的氣體類型或細胞系。有報告顯示，的溶解CO2控制策略可提高細胞生長率，高達到30 % 。

METTLER TOLEDO InPro 5000i 溶解CO2傳感器

梅特勒托利多突破技術限制，發明了可在線測量溶解CO2的傳感器，應用于從實驗室到生產線等不同規模的生物培養過程，開創了市場先河。

InPro 5000i溶解CO2傳感器所使用的電位二氧化碳Severinghaus電極與BGA所使用的相同，衛生設計符合消毒滅菌和在位清洗的要求。傳感器測量、可靠，響應時間短，不會受到pH變化或代謝物（比如葡萄糖、谷氨酰胺、乳酸和銨）濃度的影響，滿足所有生物生產過程工藝的要求。