CAR-T细胞培养进程中氧含量的在线监测应用方案

多家生命科学领域的实验设备供应商已将海洋光学的微型光纤光谱仪应用在了细胞培养在线检测仪设备中，并实现了培养液中氧含量的检测，其中氧含量检测范围0-40ppm，分辨率：0.1ppm。

CAR-T疗法的流程示意图（来自网络）

生物物质的培养是生命科学研究中的主要技术之一，研究人员从动物或者植物移取细胞、组织或者器官，在有利于其生长的人工环境中进行培养，以实现其在受体中的存活。嵌合抗原受体T细胞免疫疗法（简称CAR-T）就是基于细胞培养技术，并且已经使用到临床。在带有嵌合抗体的免疫T细胞（即CAR-T细胞）的培养过程中，影响其生长的重要因素包括温度、湿度、光、气体环境和pH条件等。其中，氧含量过大将对细胞产生毒害作用，最好和空气中的氧含量（21%）保持一致。因此，在CAR-T细胞培养的进程中，需要对氧含量进行监测。

不同酵母添加量下动物血中溶解氧含量的检测结果

海洋光学微型光纤光谱仪的氧含量在线监测系统定制化（OEM）

氧含量监测系统的研发周期，需要经历概念验证、原型机开发、试产及量产等四个阶段。海洋光学多年累积的行业经验，可以帮助客户轻松应对不同环节及阶段所面临的挑战。

海洋光学OEM流程示意

当原理性验证/概念验证完成并确认思路可行时，海洋光学依靠模块化产品，深厚光学知识，足够的适用性以及遍布全球各个行业的合作伙伴，海洋光学可以快速解决光学测量中遇到的各种挑战。从前沿应用的概念验证，到产品的规模化生产、服务，海洋在全球范围提供本地化的全面支持。海洋光学的光学，机械，电子，软件，固件和系统工程师将协助客户去集成海洋光学的产品和部件，协助客户迅速的完成原型机的设计及开发整合。

氧含量测量原理

海洋光学光纤光谱仪配合氧传感可以实现细胞培养进程中氧气含量的监测，具体的测量原理如下：

氧含量测量：氧含量测量基于氧分子与荧光材料之间相互作用所产生的荧光猝灭效应。海洋光学的氧传感材料为钌和铂金属基底的荧光分子材料，当氧分子与其相互作用时，其荧光光谱的瞬时淬灭变化被微型光纤光谱仪采集，通过与已标定的氧浓度工作曲线进行比较，即可得出被测氧气的含量。通常荧光分子材料会以薄膜的形式被镀在光学探头前端，或者被制成反射式贴片置于反应容器中。

激发与发射荧光光谱强度随时间的变化

海洋光学推荐配置

针对氧含量的测量，海洋光学具有如下三种典型的模块化配置。

• 氧气测量，需要光源、光谱仪、氧传感贴片及光纤探头。

氧含量测量的典型硬件配置

以上模块化的配置，都可以被集成化，形成为一个监测仪器（如下图示例）。

标准产品、子系统、监测仪器的进化关系示例

氧含量监测仪器中可以对需要集成的光源、光谱仪、传感贴片、采样附件以及仪器操作和分析软件做如下选择：

• 光源
  • 全波长：卤钨灯 350-2500nm；氘钨灯 200-2500nm；
  • 单波长：LED光源。
• 光谱仪
  • 氧含量测量，可使用Neofox光谱仪，该款光谱仪已集成了蓝色LED光源和荧光相移的算法；也可使用其它可见光波段光谱仪。
  • pH水平测量，可见光波段光谱仪均可。     

Neofox光谱仪

传感贴片

传感贴片

氧传感贴片的参数

操作及分析软件

• a. Neofox Viewer氧传感软件；

Neofox Viewer软件氧含量实时测量界面

• b．Omnidriver二次开发程序包，可用于客户端进行二次分析软件的开发。