Análise Completa do Meio de Cultura com 65 µL em 35 Segundos

Análise completa do meio de cultura com 65 µL em 35 segundos

Em um estudo de acompanhamento de células CHO-GFP (ovário de hamster chinês) ao longo de dez dias, o Vi-CELL MetaFLEX registrou a cinética esperada do cultivo, queda progressiva da glicose e aumento correspondente do lactato, a partir de amostras diárias do meio.

Cada leitura consumiu apenas 65 µL e devolveu resultado em 35 segundos, cobrindo pH, glicose, lactato, pCO2, pO2 e eletrólitos em uma única passagem.

É esse envelope operacional, e não a lista de parâmetros em si, que interessa a quem já opera analisadores de meio na rotina. Volumes baixos reduzem o impacto sobre o volume útil do biorreator a cada coleta, e os 35 segundos por leitura viabilizam amostragem mais frequente sem criar gargalo de bancada .

Na prática, é a diferença entre pontos esparsos e uma curva de tendência com resolução suficiente para intervir antes de o parâmetro sair da faixa, como o próprio estudo com as CHO-GFP demonstra.

Precisão e linearidade da medição dos parâmetros do meio de cultura

Os dados de validação reforçam essa leitura. Em testes com soluções de referência Qualicheck5+ conduzidos em duas unidades independentes, todos os parâmetros foram aprovados dentro das faixas esperadas, com coeficientes de variação majoritariamente abaixo de 3%, e as curvas de glicose e lactato apresentaram linearidade com R² próximo de 0,99.

A seguir, vamos acompanhar como o Vi-CELL MetaFLEX entrega essa análise completa do meio de cultura em pouco volume e pouco tempo, percorrendo desde a tecnologia que dá origem ao equipamento até sua validação em cultivo real:

• A herança tecnológica de onde a plataforma deriva
• A arquitetura de consumíveis (cassete de sensores e solution pack)
• Os métodos de detecção empregados em cada parâmetro
• Os dados de precisão entre instrumentos e de linearidade
• A aplicação em uma cultura real de células CHO-GFP

Tecnologia de gasometriaa da Radiometer aplicada ao cultivo celular

O Vi-CELL MetaFLEX é baseado na tecnologia de analisadores de gasometria sanguínea point-of-care da Radiometer, fornecedora reconhecida de soluções para acute care. É dessa origem em análise de sangue que a plataforma herda a medição dos parâmetros de ação imediata do cultivo, aqueles que impactam diretamente a viabilidade celular.

Um resquício dessa herança aparece nos próprios métodos de detecção do equipamento, que incluem espectrofotometria para parâmetros relacionados a whole blood, ao lado das técnicas empregadas na análise do meio de cultura.

Arquitetura de consumíveis: cassete de sensores e solution pack

No Vi-CELL MetaFLEX , todas as medições acontecem dentro de um cassete de sensores substituível. É nele que ficam os sensores miniaturizados de cada parâmetro, e é por ele que a amostra passa após ser aspirada pela sonda de entrada do analisador.

Concentrar toda a detecção em um componente trocável significa que a parte crítica do sistema, os sensores, é renovada por reposição, não por manutenção.

Complementando o cassete, um solution pack substituível contém todos os fluidos necessários à operação. Além das soluções de calibração e de controle de qualidade interno, o pacote inclui o recipiente de descarte (resíduos) do próprio equipamento, reunindo insumos e coleta de resíduo em uma única unidade.

O controle de vida útil desses consumíveis é feito pelo próprio analisador. O equipamento notifica o usuário quando o cassete ou o solution pack precisam ser trocados, seja por atingirem o número máximo de testes, seja por alcançarem a data de expiração registrada (on-board).

Métodos de detecção: como o Vi-CELL MetaFLEX mede cada parâmetro

O Vi-CELL MetaFLEX não usa uma única técnica para todos os parâmetros. Cada grupo de analitos é medido pelo método mais adequado à sua natureza, e é essa combinação, junto a algumas particularidades de projeto dos sensores, que sustenta a análise completa do meio em uma única passagem.

Potenciometria: pH, pCO2 e eletrólitos

O pH, o pCO2 e os eletrólitos são medidos por potenciometria, ou seja, pela diferença de potencial elétrico entre o contato de estado sólido do sensor e um eletrodo de referência. Esse eletrodo de referência mantém um potencial fixo e estável, contra o qual os potenciais dos demais sensores são medidos, e a composição da amostra não altera esse potencial. A estabilidade vem de sua construção: uma haste de prata revestida de cloreto de prata (Ag/AgCl) imersa em uma solução de concentração constante de cloreto, o que estabelece o equilíbrio Ag+/Ag.

Os sensores potenciométricos são de estado sólido com membrana de PVC, com uma exceção relevante: o sensor de Cl- utiliza membrana de epóxi.

1. Membrana, interface com a amostra

2. Solução eletrolítica, atua como solução de ponte salina que mantém o contato elétrico entre o eletrodo e a amostra

3. Eletrodo, fornece o contato entre o eletrólito e o contato elétrico

4. Contato elétrico, o ponto de contato elétrico entre o eletrodo e o analisador

Amperometria: glicose e lactato

A glicose e o lactato são medidos por amperometria, técnica que mede a magnitude de uma corrente elétrica. Uma tensão de polarização constante é aplicada à cadeia de eletrodos, e a corrente resultante é medida por um amperímetro. Quando glicose e lactato entram no sensor, são convertidos em ácido glicônico e piruvato, respectivamente, gerando peróxido de hidrogênio (H2O2). A oxidação desse H2O2 produz uma corrente elétrica proporcional à sua quantidade, que por sua vez é diretamente relacionada à concentração de glicose ou lactato.

O sensor reflete essa função em sua estrutura em camadas: uma membrana externa que controla a difusão do analito, uma camada enzimática com a oxidase correspondente, uma membrana interna de acetato de celulose e o par de eletrodos de platina sobre a referência Ag/AgCl.

1. Camada biocompatível
2. Membrana externa, permeável à glicose/lactato, controle de difusão
3. Camada enzimática, contém a oxidase de glicose/lactato
4. Membrana interna, acetato de celulose
5. Referência, eletrodo Ag/AgCl
6. Anodo, eletrodo de platina
7. Catodo, eletrodo de platina
8. Base do sensor, plataforma estrutural sobre a qual o sensor é formado

Sensor óptico de pO2

O sensor de pO2 é o que mais se distingue dos demais, por não ser eletroquímico e sim óptico. Sua medição se baseia na capacidade do oxigênio de reduzir a intensidade e a constante de tempo da fosforescência de um corante fosforescente em contato com a amostra. A luz emitida por um LED verde é refletida por um espelho dicroico até o sensor, a luz vermelha retornada atravessa o espelho até um fotodetector, e o sinal elétrico proporcional à intensidade luminosa é enviado ao conversor e à unidade de processamento, que calcula a concentração de pO2.

1. Espelho dicroico
2. Fotodetector
3. LED verde
4. Sensor de pO2
5. Fosforescência
6. Amostra
7. Luz de excitação

Precisão e linearidade da medição dos parâmetros do meio de cultura

A confiabilidade de um analisador de meio se demonstra em dois planos: a consistência dos resultados entre equipamentos (precisão e exatidão) e a fidelidade da resposta ao longo da faixa de concentração (linearidade). O Vi-CELL MetaFLEX foi avaliado nos dois.

Precisão e exatidão entre instrumentos com Qualicheck5+

A exatidão e a precisão foram testadas com as soluções de referência Qualicheck5+ (níveis 1, 2 e 3), aplicadas em duas unidades independentes do equipamento. Para cada nível foram feitas três corridas, com uma ampola nova a cada medição, já que a exposição da solução ao ar pode comprometer os valores de pO2, pCO2 e pH. Os resultados de cada parâmetro foram avaliados quanto à aprovação dentro da faixa esperada e quanto ao coeficiente de variação, medida da repetibilidade.

Comparados lado a lado, os dois equipamentos apresentaram resultados aprovados e alta correlação entre si, parâmetro a parâmetro, o que demonstra a consistência das leituras não apenas dentro de uma mesma unidade, mas também entre unidades distintas.

Linearidade de glicose e lactato

A linearidade foi avaliada com soluções gravimétricas de glicose e lactato em meio DMEM, em concentrações crescentes. As leituras foram ajustadas a uma reta para verificar a proporcionalidade da resposta. A glicose foi medida em duas unidades, e o lactato em uma, e em ambos os casos o equipamento acompanhou de forma linear a variação de concentração ao longo da faixa testada.

Aplicação em cultura real: monitoramento de células CHO-GFP

Além dos testes com soluções de referência, o Vi-CELL MetaFLEX foi aplicado ao monitoramento de uma cultura real. Foram usadas células de ovário de hamster chinês (CHO) positivas para proteína verde fluorescente (GFP), cultivadas em meio, com amostras coletadas diariamente ao longo de dez dias. Cada amostra foi analisada no equipamento para acompanhar a evolução da composição do meio ao longo do tempo, com atenção especial à glicose, ao lactato e ao pH.

Os resultados seguiram o comportamento esperado do cultivo: a concentração de glicose diminuiu com o tempo, consumida pelas células, enquanto a de lactato aumentou, acumulada como produto do metabolismo. A tendência do pH é menos pronunciada, já que a queda esperada é pequena ao longo do período.

Esse acompanhamento demonstra, na prática, a capacidade do equipamento de analisar meio de cultura e revelar sua cinética ao longo dos dias, exatamente o cenário em que o baixo volume de amostra e a resposta rápida se traduzem em amostragem diária sem prejuízo ao cultivo.

Conclusão: análise confiável do meio de cultura em segundos

O Vi-CELL MetaFLEX se confirma como uma ferramenta eficaz para a análise de meio de cultura de células de mamíferos e insetos, medindo em uma única passagem os parâmetros mais importantes do cultivo: pH, glicose, lactato, pCO2, pO2 e eletrólitos. Ao exigir apenas 65 µL de amostra e entregar o resultado em 35 segundos, atende desde culturas de pequena até de larga escala, com amostras que podem ser introduzidas por seringa, tubo capilar, tubo de ensaio, cálice de amostra e recipientes semelhantes.

Os resultados reunidos ao longo desta nota sintetizam bem a proposta do equipamento. A técnica combina métodos de detecção adequados a cada parâmetro, uma arquitetura de consumíveis que concentra a detecção em um cassete substituível e a herança da tecnologia de gasometria da Radiometer. Nos testes, isso se traduziu em resultados aprovados e alta correlação entre duas unidades independentes, respostas lineares para glicose e lactato, e um acompanhamento fiel da cinética de uma cultura real de células CHO-GFP ao longo de dez dias. Em conjunto, precisão entre instrumentos, linearidade e desempenho em matriz real apontam para um analisador consistente e pronto para a rotina de monitoramento de bioprocessos.

Para conhecer o Vi-CELL MetaFLEX em detalhe ou solicitar um orçamento, entre em contato com a Innotec.

Veja a nota original clicando aqui

Perguntas frequentes

Quanto tempo leva uma análise completa do meio de cultura?

No Vi-CELL MetaFLEX, uma leitura completa (pH, glicose, lactato, pCO2, pO2 e eletrólitos) é entregue em 35 segundos, a partir de uma única amostra.

Qual o volume mínimo de amostra necessário para analisar o meio de cultura?

O Vi-CELL MetaFLEX requer apenas 65 µL por leitura. Esse volume reduz o impacto sobre o volume útil do biorreator a cada coleta e viabiliza amostragem mais frequente.

Quais parâmetros do meio de cultura podem ser medidos em uma única leitura?

Em uma só passagem, o Vi-CELL MetaFLEX mede pH, glicose, lactato, pCO2, pO2 e eletrólitos, os parâmetros de ação imediata que afetam diretamente a viabilidade celular.

Como o oxigênio dissolvido (pO2) é medido no meio de cultura?

No Vi-CELL MetaFLEX, o pO2 é medido por um sensor óptico, e não eletroquímico. A medição se baseia na capacidade do oxigênio de reduzir a fosforescência de um corante em contato com a amostra, usando LED verde, espelho dicroico e fotodetector.

É possível acompanhar a cinética de glicose e lactato ao longo do cultivo?

Sim. Por consumir pouco volume e responder em segundos, o Vi-CELL MetaFLEX permite amostragem diária sem prejuízo ao cultivo. Em cultura de células CHO-GFP acompanhada por dez dias, o equipamento registrou a queda progressiva da glicose e o aumento do lactato ao longo do tempo.

Como é garantida a confiabilidade dos resultados entre diferentes equipamentos?

A exatidão e a precisão foram avaliadas com soluções de referência Qualicheck5+ em duas unidades independentes, com resultados aprovados dentro das faixas esperadas e alta correlação entre os equipamentos, indicando consistência não só dentro de uma unidade, mas também entre unidades distintas.

Que tipos de recipiente podem ser usados para introduzir a amostra?

A amostra pode ser introduzida por seringa, tubo capilar, tubo de ensaio, cálice de amostra (sample cup) e recipientes semelhantes, aspirada pela sonda de entrada do próprio analisador.