随着一次性生物反应器技术的快速发展和应用，研发人员对于分析传感器的要求也越来越多。
通常，一次性反应器中多使用一次性电极。这在一定程度上会增加研发和生产成本，同时，实验过程中如果一次性电极出现故障，可能会导致整个实验的失败。
面对以上挑战，迪必尔生物自主开发了非浸入式DO电极解决方案，通过使用具有光学透明、高柔韧性、优秀的生物相容性及气体选择性透过的特殊医用级薄膜，实现DO电极无需接触培养物从而可使用普通电极。该方案极大降低了一次性罐体的使用成本；即插即用、无需灭菌的方式，可以在电极故障时快速更换新电极，降低因电极问题造成实验失败的可能。
本次实验通过在一次性生物反应器中使用非浸入式电极（图1）进行CHO-K1细胞培养，验证了非浸入式电极与传统浸入式电极方案的一致性及可靠性。
图1 装配有非浸入式DO监测装置的Endura SUB® 3L罐体（右）
反应器品牌及型号：
控制器 Opti-cell mini
罐体 Endura SUB® 3L细胞
具体如下：
我们通过非浸入式DO电极进行CHO-K1培养过程中的DO调控，同时放置一根传统浸入式DO电极进行对比验证。实验过程中，两种不同的DO监测数据变化趋势高度一致，稳定差值保持在5左右（图2）。结果表明非浸入式DO电极在实验过程中与传统浸入式DO电极的变化趋势表现基本一致，后期仅需进行软件修正，即可与浸入式电极表现相当。
图2 非浸入式DO电极（绿色）与浸入式DO电极（蓝色）监测数据对比
同时在实验过程中通过离线取样检测获得的pCO2与pO2的数据如图3所示，由检测结果可看出培养过程中pCO2在27-50mmHg之间波动，处于正常范围内，pO2保持在68mmHg以上，培养体系内氧气供应充足，表明通过非浸入DO电极进行DO控制，同样能够维持罐内的正常培养环境。
在培养周期中细胞的生长曲线及活率变化曲线如图4所示。培养过程中细胞前期快速生长，最高细胞密度达1.44×107cells/mL，活率维持正常。在实验后期，通过HPLC进行蛋白表达量的相关检测，第8-14天蛋白产量逐渐增加，第14天蛋白累计表达量达到6.859g/L（图5）。
在本次实验中，CHO-K1细胞在Endura SUB® 3L一次性预辐射细胞罐内生长正常且活率维持较好。使用非浸入DO电极进行罐内的DO检测及调控时，与传统浸入式DO电极监测趋势基本保持一致，可以维持罐内的正常氧供应。最终，HPLC检测Titer累积结果也表明实验过程中CHO-K1细胞能够正常表达抗体，抗体累积速度正常。
实验结果显示，非浸入式DO电极监测装置能够应用于一次性生物工艺中，加速相关工艺的快速开发，同时降低研发过程中的电极成本。
