שאלות נפוצות
ידע הוא הבסיס לקבלת החלטות נכונות. לכן ריכזנו כאן את השאלות הנפוצות ביותר בתחום ציוד מעבדה מתקדם, החל בפתרונות לביו-פרוסס, דרך מערכות לניטור ואנליזה תאית, לאוטומציה חכמה, מתכלים ועוד, כפי שנשאלות על ידי לקוחות, אנשי מקצוע וחוקרים מהאקדמיה ומהתעשייה.
בין אם אתם בתחילת הדרך ומחפשים פתרון חדש, ובין אם אתם חוקרים ותיקים הזקוקים למענה נקודתי לשאלה טכנית או תפעולית, מטרת העמוד היא לספק לכם מקור מידע אמין, תמציתי ונגיש.
Cell analysis
מהי טכניקת Spectral Unmixing ואיך היא משפרת את יכולת האנליזה בציטומטריה ובמיקרוסקופיה פלואורסצנטית?
Spectral Unmixing היא שיטת ניתוח מתקדמת המאפשרת להפריד בין פלואורופורים חופפים (overlapping fluorophores) על סמך חתימות ספקטרליות ייחודיות. בניגוד לשיטות מסורתיות המשתמשות במסננים דיסקרטיים (bandpass filters) לכל צבע, כאן נאסף הספקטרום המלא של כל אות פלואורסצנטי בכל ערוץ.
באמצעות אלגוריתמים מתמטיים (לרוב מבוססי מטריצות או דה-קונבולוציה), המערכת מזהה את התרומה היחסית של כל פלואורופור לכל פיקסל – וכך מפרידה בין סמנים פלואורסצנטיים שפליטת האור שלהם חופפת, כגון GFP ו-YFP או APC ו-Alexa 647.
השיטה משמשת בעיקר ב:
- ציטומטריה ספקטרלית (Spectral Flow Cytometry) – לזיהוי מדויק של אוכלוסיות תאים עם ריבוי סמנים (multiplexing)
- מיקרוסקופיה ספקטרלית– לניתוח דימות מורכב בתאים חיים או רקמות
- אנליזות high-dimensional באימונולוגיה, חקר סרטן, ותאי גזע
Spectral Unmixing משפרת את דיוק האבחנה בין סמנים, מאפשרת שימוש במספר גבוה יותר של פלואורופורים בו-זמנית, ומפחיתה את הצורך ב- compensation ידני, ובכך היא הופכת לכלי מרכזי באנליזת נתונים פלואורסצנטיים מתקדמים.
איך משתמשים בצביעת CFSE כדי לכמת פרוליפרציה של תאים, ומה חשוב לדעת על אמינות וניתוח התוצאות?
צביעת CFSE (ראשי תיבות שלCarboxyfluorescein Succinimidyl Ester ) היא שיטה מקובלת למדידת פרוליפרציה של תאים באמצעות דילול פלואורסצנטי בכל חלוקת תא. הצבע חודר לתאים ונקשר קוולנטית לחלבונים תוך-תאיים. לאחר סימון ראשוני, ציטומטר זרימה (Flow Cytometer) מסייע לעקוב אחר ירידת עוצמת הסיגנל בכל מחזור חלוקה, כאשר כל שיא באיסטוגרמה מייצג דור תאי חדש.
כדי להשיג תוצאות מדויקות, חשוב לבצע טיטרציה של ריכוז הצבע (לרוב 0.5-5 מיקרומולר), לשטוף שאריות צבע בצורה יסודית, ולהשתמש בדגימות ביקורת ללא צביעה (Unstained) וכן בתאים שלא חולקו.
במערכות מתקדמות לניתוח תאים ניתן לשלב את ה CFSE עם סמנים נוספים כמו CD4, CD8 או viability dyes, ו לבצע ניתוח אוטומטי של מדדים כגון Proliferation Index ו-Division Index . השיטה נפוצה במחקרים אימונולוגיים, אפיון תאי גזע, ובדיקת השפעת תרופות על תאים ממאירים.
איך מתבצע מבחן Bradford לכימות חלבון באמצעות קורא פלטות - Plate reader, ואילו גורמים משפיעים על דיוק התוצאה?
מבחן Bradford הוא שיטה צבעונית מהירה לכימות חלבון, המבוססת על שינוי צבע של קומאסי כחול G-250 לאחר קישור לחומצות אמינו חיוביות. בקריאה במיקרופלטה, הדגימות נטענות לתאים (wells) של פלטת 96 או 384 בארים, ונמדדות בעזרת קורא פלטות באורך גל של 595 ננומטר.
כדי להבטיח תוצאה מדויקת, חשוב לבצע עקומת כיול עם תמיסות סטנדרט של BSA (חלבון בקרי), להשתמש בפלטות שקופות באיכות גבוהה, ולוודא שהקורא מבצע קריאה אחידה ומדויקת בין הבאריות. מערכות מתקדמות מאפשרות מדידות רגישות במיוחד וניהול אוטומטי של עיבוד הנתונים כולל חישוב ריכוזים לפי העקומה.
בדיקות מסוג זה נפוצות במיוחד בהערכת יעילות ליזיס, ניקוי חלבונים, ובדיקת שלמות מדגמים בתהליכי ביולוגיה מולקולרית וביוכימיה.
מה ההבדל בין מיקרוסקופ קונפוקלי מסוג Spinning Disk לבין מיקרוסקופ Laser Scanningומתי כדאי לבחור בכל אחד?
מיקרוסקופ קונפוקלי מסוג Spinning Disk ומיקרוסקופ Laser Scanning Confocal (LSCM) הם שני פתרונות מתקדמים לדימות תלת־ממדי ברזולוציה גבוהה, אך נבדלים במהירות, רגישות וביישומים האופטימליים שלהם.
- Spinning Disk Confocal משתמש בדיסקה מסתובבת עם אלפי פתחי Pinholes המאפשרים סריקה מהירה מאוד של השדה – ולכן מתאים במיוחד לדימות של תאים חיים בזמן אמת (live-cell imaging), ולצמצום פוטובליצ'ינג ונזק פוטוטוקסי.
- Laser Scanning Confocal מבצע סריקה נקודתית באמצעות לייזר שמוזז אופטית על פני הדגימה, מספק תמונות ברזולוציה גבוהה במיוחד עם שליטה טובה על עומק השדה, ומתאים יותר לדימות של ביופסיות רקמה, דגימות קבועות (fixed samples) ביופסיות רקמה ולניתוח מבני מורכב.
בבחירת מערכת מיקרוסקופיה קונפוקלית, כדאי לשקול את מהירות הדימות, רגישות המצלמה, רמת הרזולוציה הנדרשת, והאם מדובר בדימות דינמי או קבוע. מערכות חדשות אף משלבות בין שתי הטכנולוגיות כדי לאפשר גמישות מירבית.
איך חוקרים את הפרופיל הביואנרגטי של תאים חיים, ומהם המדדים המרכזיים להערכת מטבוליזם תאִי?
הבנת הפעילות המטבולית של תאים מחייבת מדידה של הפרופיל הביואנרגטי (bioenergetic profile), תוך בחינה של ייצור ATP, קצב גליקוליזה (glycolytic rate), ויכולת התאים לבצע נשימה מיטוכונדריאלית (oxidative phosphorylation).
שיטה מתקדמת לכך מבוססת על מדידה בזמן אמת של שני פרמטרים מרכזיים:
- OCR – Oxygen Consumption Rate: משקף את פעילות המיטוכונדריה ויכולת הנשימה של התא.
- ECAR – Extracellular Acidification Rate: מהווה אינדיקציה לפעילות הגליקוליטית.
באמצעות מערכות אנליטיות רגישות, ניתן למדוד את שני המדדים בתאים חיים בתנאים פיזיולוגיים – מבלי לפגוע בתאים או לשלב סמנים פלואורסצנטיים. המדידות מתבצעות בפלטות ייעודיות עם סנסורים מובנים, ומספקות פרופיל מטבולי מלא של התא תוך דקות ספורות.
מדדים אלו מאפשרים לזהות שינויים בפעילות המטבולית של תאים במגוון הקשרים ביולוגיים: תגובה לתרופות, השפעת עקה (stress), תפקוד מערכת החיסון, מחלות מטבוליות, או אפיון הבדלים בין תאים תקינים ותאים סרטניים.
תחום המזון
מניעת זיהום צולב במפעלי מזון
1. מהו זיהום צולב ולמה הוא מסוכן?
זיהום צולב הוא מעבר מזהמים ממקור אחד לאחר (למשל, ממחסן חומרי גלם לאזור אריזת מוצר סופי) באמצעות ציוד, נעליים, גלגלים או ידיים. הוא מסכן את בטיחות המוצר ועלול לגרום לריקול, פגיעה בבריאות הציבור ונזק למוניטין.
2. מהם הכלים למניעת זיהום צולב?
למניעת זיהום צולב יש מספר כלים, הבולטים בהם: הפרדה פיזית בין אזורים (קירות, דלתות, אוויר מנותב); ציוד ייעודי לכל אזור; החלפת בגדים וכפפות במעברים; שימוש במערכות מעבר חכמות, כמו ProfilGate®, שמנקות ומחטאות גלגלים ונעליים בכניסה לאזורים נקיים.
3. מהי מערכת ProfilGate® וכיצד היא תורמת למניעת זיהום?
זוהי מערכת רשתות משולבות מברשות (יבשות או עם חיטוי) המותקנת ברצפה באזורי מעבר. כשהולך רגל או עגלת ייצור עוברים, המערכת מסירה לכלוך יבש, אבק, מזהמים ביולוגיים ושומנים – ומפחיתה משמעותית את הסיכון להעברת מזהמים לאזורים נקיים.
4. איך בוחרים היכן להתקין מערכת כמו ProfilGate®?
באופן אסטרטגי – במעברים בין אזורים "מלוכלכים" ל"נקיים", בכניסה לאולמות ייצור, באזורי העמסה, סביב מחסני קירור, ובכניסה למעבדות. ניתוח סיכונים (Risk Assessment) יכול לעזור לקבוע מיקום מדויק.
5. האם מערכת פיזית כמו ProfilGate® מחליפה נהלי היגיינה?
לא. היא משלימה את נוהלי הניקיון ואינה מהווה תחליף. שילוב של תשתיות (כמו המערכת), נהלים, הכשרת עובדים וניטור קבוע – הוא הדרך היעילה ביותר למניעת זיהום צולב.
ניטור היגיינה במפעלי מזון
1. מה מטרת ניטור ההיגיינה במפעל מזון?
ניטור ההיגיינה במפעלי מזון נועד לוודא שתהליכי הניקוי והחיטוי מתבצעים כראוי, וכי אין שאריות של מזהמים ביולוגיים או חומרים מזיקים אשר עלולים לסכן את בטיחות המוצרים ואת איכותם.
2. אילו שיטות קיימות לניטור היגיינה?
השיטות כוללות בדיקות ATP מהירות, בדיקות מיקרוביולוגיות של משטחים, אגרי מגע, וניטור אוויר.
3. באילו שלבים בתהליך הייצור מבצעים את הניטור?
הניטור מתבצע לאחר ניקוי ולפני התחלת ייצור, וכן במועדים תקופתיים או בעקבות אירוע חריג (כשל ניקיון, שינוי מוצר, השבתה ארוכה).
4. מה ההבדל בין ניטור מיקרוביאלי לבין בדיקת ATP?
בדיקת ATP נותנת תוצאה מיידית לשאריות ביולוגיות כלליות. בדיקה מיקרוביאלית מזהה חיידקים חיים לאחר דגרה של 24-72 שעות.
5. כיצד משתמשים בתוצאות לצורך שיפור תהליכים?
ניתוח מגמות, זיהוי אזורים חוזרים עם תוצאות חריגות, והטמעת פעולות מתקנות – מביאים לשיפור מתמשך באיכות וביעילות הניקיון.
קריאה אוטומטית של צלחות פטרי
1. כיצד פועלת מערכת קריאה אוטומטית של מושבות?
באמצעות סריקה אופטית, עיבוד תמונה ואלגוריתמים חכמים, המערכת מזהה, סופרת ומסווגת מושבות חיידקים לפי פרמטרים מוגדרים.
2. אילו סוגי בדיקות מתאימים לקריאה אוטומטית?
ספירת TVC, קוליפורמים, E. coli, שמרים ועובשים, בקרת מים ומשטחים – בהתאם לסוג המצע ולמערכת בשימוש.
3. האם המערכת מחליפה סופרי מושבות ידניים לחלוטין?
במרבית המקרים – כן. עם זאת, לעיתים נדרשת התערבות ידנית לאימות או תיקון תוצאות חריגות.
4. האם ניתן לשמור את התמונה של הצלחת?
כן. רוב המערכות שומרות צילומי צלחות להיסטוריה, מעקב ותיעוד לפי תקנות GMP.
5. איך משפרת הקריאה האוטומטית את איכות המעבדה?
היא מייעלת עבודה, מפחיתה שגיאות אנוש, מאפשרת תיעוד דיגיטלי מלא, ומביאה לסטנדרטיזציה בכל תהליך הספירה.
ולידציה של פיסטור במחלבות
1. מהי מטרת הולידציה של תהליך הפיסטור?
ולידציה נועדה לאמת שתהליך הפיסטור (חימום מבוקר של החלב) מצליח להשמיד מיקרואורגניזמים פתוגניים, מבלי לפגוע באיכות התזונתית של המוצר, וכי הוא מבוצע בהתאם לתקנות הבריאות המחייבות.
2. מה תפקיד בדיקת הפוספאטאז בתהליך הולידציה?
אנזים הפוספאטאז קיים באופן טבעי בחלב גולמי, אך נהרס בתנאי פיסטור תקניים. לפיכך, נוכחות פוספאטאז בפוסט-פיסטור מעידה על פיסטור לקוי או חלב לא מפוסטר שהתווסף בטעות. הבדיקה היא אינדיקטור רגולטורי מוכר לתקינות הפיסטור.
3. אילו שיטות קיימות לבדיקת פוספאטאז, ומה היתרון של שיטת Charm?
• שיטות קלאסיות (כגון פלטת צבע) דורשות זמן אינקובציה ארוך ופענוח סובייקטיבי.
• מערכות Charm ALP (כגון Charm PasLite®) מציעות פתרון מהיר, מדויק ואוטומטי למדידת פעילות פוספאטאז תוך כ-3-5 דקות בלבד, באמצעות כימילומינצנציה.
• התוצאה כמותית ומאפשרת תיעוד דיגיטלי, מה שמתאים במיוחד לסביבות GMP.
4. באילו מצבים נדרש לבצע בדיקות פוספאטאז כחלק מהולידציה או שגרה?
• בעת הפעלת קווי ייצור חדשים או שינוי תהליך.
• כחלק מבקרת איכות יומיומית למנות חלב מפוסטר.
• בעקבות חשד לכשל בפיסטור או ממצאים חריגים במיקרוביולוגיה.
• כחלק מדרישות רגולציה בארה"ב, אירופה וישראל.
5. מה היתרונות בבחירה בפתרונות Charm לפיקוח על פיסטור?
• מהירות ודיוק: תוצאה תוך דקות, ברמת זיהוי של פחות מ־1 מיקרוגרם פוספאטאז לליטר.
• תאימות לרגולציות (FDA, ISO, EU).
• מערכות אמינות עם תמיכה טכנית גלובלית.
• שימוש פשוט שמתאים גם למפעילים שאינם טכנאים.
• תיעוד דיגיטלי מובנה למעקב וביקורת.
אנליזה אורגנית למזון ולמזון בעלי חיים
1. מהי אנליזה אורגנית במזון?
בדיקה כימית לזיהוי והרכב של תרכובות אורגניות כמו שומנים, חלבונים, פחמימות, סיבים, וויטמינים.
2. אילו שיטות משתמשים?
כרומטוגרפיה (GC, HPLC), ספקטרופוטומטריה, ניר (NIR), שיטות קלאסיות כגון קיילדאל (Kjeldahl) ודומאס (Dumas).
3. מה ההבדל בין בדיקות למזון אדם למזון בעלי חיים?
השיטות דומות, אך הדרישות התזונתיות, הרמות הנדרשות והרגולציה שונות (לדוגמה NRC לעומת משרד הבריאות).
4. מדוע חשוב לבדוק רכיבים תזונתיים במזון בעלי חיים?
כדי להבטיח עמידה בדרישות תזונתיות, למנוע חוסרים או עודפים, ולשפר יעילות הזנה ובריאות בעלי החיים.
5. אילו תקנים דורשים ביצוע אנליזות אורגניות?
EU Feed Law, תקנות FDA, תקני ISO, תקני AAFCO, וכן דרישות לקוחות ויצוא.
ציוד מעבדה
מהם השיקולים בבחירת צנטריפוגה למעבדה ביולוגית?
צנטריפוגה היא כלי מפתח בהפרדת תאים, חלבונים, נוקלאוטידים ורכיבים ביולוגיים אחרים. בבחירת דגם מתאים למעבדה ביולוגית, יש לקחת בחשבון מספר מאפיינים:
- מהירות סיבוב (RPM) ו־RCF: חשוב לבדוק את הכוח הצנטריפוגלי הדרוש לתהליך (למשל, ריכוז תאים או הפרדת פלסמה).
- נפח העבודה: האם מדובר בצינורות של 1.5 מ"ל, 15 מ"ל, 50 מ"ל או אפילו בקבוקים?
- קירור: הכרחי לעבודה עם חלבונים או תאים חיים כדי למנוע דנטורציה או פירוק אנזימטי.
- גמישות רוטורים: רוטורים מתחלפים מאפשרים התאמה לסוגים שונים של דגימות ותצורות עבודה.
- תכונות בטיחות ותחזוקה: איזון אוטומטי, מנגנוני בלימה רכה, מנעול מכני ועמידות מבנית הם קריטיים לשימוש יומיומי בטוח ויעיל.
מעבדות רבות בוחרות דגמים קומפקטיים אך רבי עוצמה כמו ה־Centrifuge 5425 R או דגם רב תכליתי כגון 5810 עם רוטורים שונים, בהתאם לנפח ולעומס העבודה.
יסודות הסרכוז – מדריך בסיסי לצנטריפוגות במעבדה – הסבר על RCF, RPM, סוגי רוטורים, ואיזון נכון
כיצד בוחרים את כלי הפיפטציה המתאים לצרכי המעבדה?
בחירת כלי הפיפטציה תלויה בעיקר בסוג הנוזל, נפח העבודה, דרישות הדיוק, ותדירות השימוש. עבור נוזלים סטנדרטיים ונפחים משתנים – פיפטות אוויריות מתכווננות (air-displacement) הן הבחירה הרווחת. לעומת זאת, נוזלים צמיגים, נדיפים, חומציים או דביקים דורשים פיפטות חיוביות (positive displacement) למניעת אידוי, זיהום או סטייה בנפח. אם העבודה כוללת רפטטיביות גבוהה (למשל בפלטות 96 well כדאי לשקול פיפטות רב-ערוציות או אלקטרוניות. יש לשים לב גם לארגונומיה – לשימוש ממושך מומלץ לבחור ידיות נוחות, משקל קל, ועמידות כימית. התאמה בין הפיפטה לטיפים היא חיונית להשגת אטימה נכונה ודיוק גבוה.
מדריך הווידאו של Eppendorf – לשיפור טכניקת פיפטציה מדויקת.
כלי אינטראקטיבי שמאפשר התאמה מושלמת בין סוגי פיפטציה (ידניות, אלקטרוניות, רב ערוציות וחיוביות) לצרכים הספציפיים שלך — לפי נפח, סוג נוזל, תדירות שימוש ועוד.
מהם השיקולים בבחירת מאזני לחות, ומה היתרונות של חימום במיקרוגל לעומת חימום רגיל?
בעת בחירת מאזני לחות, חשוב להתחשב ברמת הדיוק הנדרשת (למשל 0.001-0.01 גרם), קיבולת הדגימה, וסוג החימום – הלוגן, אינפרא-אדום או מיקרוגל. מאזני לחות מבוססי מיקרוגל מצטיינים במיוחד כשעובדים עם חומרים עתירי מים כמו דגימות מזון, מוצרי חלב, או דוגמות בוציות – שכן החימום נעשה באופן ישיר ואחיד בתוך החומר, מה שמאפשר אידוי מהיר ומדויק. חימום זה מפחית משמעותית את זמן הבדיקה בהשוואה לשיטות אחרות, ולעיתים מאפשר תוצאה תוך דקות ספורות. עם זאת, יש להתאים את סוג החימום למאפייני הדגימה ולהימנע מחימום יתר שעלול לשנות את מבנה החומר.
איך יודעים להתאים את מאזני הלחות ליישום שלי?
תחום יישום | סוג דוגמה נפוצה | טכנולוגיית חימום מומלצת | מאפיין | יתרונות עיקריים | חסרונות / מגבלות |
תעשיית המזון | גבינות, רטבים, קמח, מוצרי חלב | מיקרוגל | חימום פנימי אחיד ומהיר מאוד – אידאלי לחומרים עתירי מים | אידוי מהיר של מים חופשיים, חימום אחיד, קיצור זמן בדיקה | פחות מתאים לחומרים עם מוליכות נמוכה או תכולת שומן גבוהה |
מעבדות בקרה/QA כלליות | אבקות יבשות, חומרים סינתטיים | הלוגן / אינפרא-אדום | מקור חימום מהיר ונפוץ, מבוסס נורה. מתאים לרוב החומרים הסטנדרטיים | טכנולוגיה אמינה, מדויקת, זמינה ונפוצה | זמן ייבוש ארוך יחסית, רגישות לשינויי סביבה |
תעשיית פרמצבטיקה / קוסמטיקה | פורמולציות, ג'לים, תכשירים רפואיים | אינפרא-אדום | חימום עדין וממוקד, פחות פוגע בחומרים רגישים. | חימום מבוקר שאינו מפרק רכיבים רגישים, תואם רגולציות | דורש כיול תדיר, זמן בדיקה בינוני |
מעבדות אקדמיות והוראה | מגוון חומרים בסיסיים | הלוגן | מקור חימום מהיר ונפוץ, מבוסס נורה. מתאים לרוב החומרים הסטנדרטיים | מחיר נגיש, תפעול פשוט, מתאים ללימוד ולבדיקות בסיסיות | רזולוציה מוגבלת, פחות מתאים לחומרים רגישים |
סביבה/חקלאות/ביומסה | דוגמות קרקע, פסולת אורגנית, תסיסות | מיקרוגל | חימום פנימי אחיד ומהיר מאוד – אידאלי לחומרים עתירי מים | אידוי מהיר של לחות מרובה, חימום דרך עומק הדוגמה | יקר יותר, דורש זהירות בחומרים מתלקחים |
תעשיית כימיה / פולימרים | שרפים, אבקות פלסטיק, חומרים תרמיים | הלוגן / אינפרא-אדום |
| חימום מדורג, מתאים לחומרים בעלי טמפ' אידוי ספציפית | יש לבדוק עמידות החומר לטמפרטורות גבוהות |
באילו מקרים נדרש שימוש בתא אקלים או תא יציבות, ומה ההבדלים העיקריים ביניהם?
תאי אקלים ותאי יציבות משמשים כאשר יש צורך לדמות תנאי סביבה קבועים או משתנים לצורך ניסויים, בדיקות אחסון, ולתהליכי בקרת איכות. תא אקלים מיועד לדמות מגוון רחב של תנאים (למשל מחזורי טמפרטורה ולחות, או סימולציות עונתיות) ומשמש לרוב במחקר, בדיקות חומר, גידול צמחים ותאי תרבית. לעומתו, תא יציבות מיועד לשמור על תנאים קבועים לאורך זמן (כגון 25°C/60% RH או 40°C/75% RH), בהתאם להנחיות רגולטוריות כמו ICH Q1A(R2), ונפוץ בבדיקות אחסון של תרופות, מזון וקוסמטיקה. ההבדל המרכזי טמון ביכולת לתכנת תנאים משתנים (תא אקלים) מול שמירה על יציבות מרבית (תא יציבות).
השוואה בין סוגי תאי סביבה (אקלים, יציבות, צמחים ופוטוסטביליות):
סוג תא | ייעוד עיקרי | טווח טמפרטורה / לחות | עמידה ברגולציות | תחומי יישום עיקריים |
תא אקלים | סימולציה של תנאי סביבה משתנים | -10°C עד +60°C / 20-95% RH | ללא רגולציה מחייבת, נדרש דיוק | חומרים, רכיבים, גידול רקמות, בקרת תהליכים |
תא יציבות (Stability) | שימור בתנאים קבועים לפי תקני ICH | +10°C עד +45°C / 30-80% RH | ICH Q1A, FDA 21 CFR Part 11 | פרמצבטיקה, קוסמטיקה, מזון |
תא לצמחים | הנבטה, גידול ובחינת צמחים | +10°C עד +40°C / 40-80% RH, עם תאורה | יכולת בקרה פוטוביולוגית | חקלאות, ביולוגיה מולקולרית, מחקר בצמחייה |
תא פוטוסטביליות | בדיקת יציבות בתנאי אור מוגדרים | +25°C עד +40°C / 60-75% RH, עם UV/Visible | ICH Q1B – Photostability Testing | בדיקות לתרופות, חומרים פעילים רגישים לאור |
מהם השיקולים בבחירת מערכת מיקרומניפולציה לעבודה עם תאים בודדים או ביציות?
בחירת מערכת מיקרומניפולציה תלויה ברמת הדיוק הנדרשת, סוג התאים, והשימוש העיקרי – לדוגמה, מיקרו הזרקות, ביופסיה, מניפולציות גנטיות או עבודה בתחום ה-IVF. יש לשים דגש על יציבות מכנית גבוהה, כיוונון בשלושה צירים (XYZ), יכולת שילוב עם מיקרוסקופ הפוך או זקוף, ושליטה חלקה בעזרת ג’ויסטיק או בקרת לחץ פניאומטית. עבור ביציות ותאי יונקים חשוב לבחור במערכות עם דמפרים המפחיתים רעידות סביבתיות ותמיכה במיקרופיפטות מדויקות.
מערכות שליטה במיקרומניפולציה כמו TransferMan וכן מערכות הזרקה מכניות כגון ה- CellTram נחשבות לסטנדרט בתחום בשל יכולת שליטה ננומטרית ועדינות התנועה.
השוואה בין סוגי מיקרומניפולטורים: מכני, פניאומטי ודיגיטלי
סוג מערכת | אופן פעולה | רמת דיוק ושליטה | יתרונות | חסרונות / מגבלות | דגם מומלץ מביתBiozol Former Eppendorf |
מכני | שליטה ידנית ישירה, באמצעות כפתורים או ידיות | בינונית – תלויה במיומנות ידנית | זולה, קלה להפעלה, אמינה לאורך זמן | קשה להגיע לדיוק ננומטרי, דורש ניסיון ומיומנות | CellTram® Air |
פניאומטי | מבוסס לחץ אוויר מבוקר להפעלת מיקרופיפטות | גבוהה – שליטה חלקה ומדורגת | פחות רעידות, מתאימה לעבודה עדינה עם ביציות ותאים | דורש מקור לחץ פניאומטי יציב, יקר יותר לתחזוקה | CellTram® Oil 4 |
דיגיטלי | מנועים עם שליטה אלקטרונית דרך ג’ויסטיק ותוכנה | ננומטרי – תנועה חלקה ומדויקת | תכנות עמדות, מהירות משתנה, זיכרון תהליכים | יקר, דורש כיול, תלוי בממשק משתמש ותוכנה | TransferMan® 4r / InjectMan® 4 |
ביופרוסס
מה היתרונות והחסרונות של מערכות חד-פעמיות (single-use) לעומת מערכות קלאסיות?
מערכות חד-פעמיות מצמצמות משמעותית את זמן ההכנה והניקוי, מקטינות את הסיכון לזיהום, ומאפשרות מעבר מהיר בין תהליכים – דבר קריטי במחקר או בתנאי GMP משתנים. החסרונות הם מגבלות על קנה מידה ודרישות מיוחדות של תאי גידול רגישים. מערכות קלאסיות (זכוכית/נירוסטה) מאפשרות גמישות מלאה בתנאי התהליך, אך דורשות תשתיות ניקוי וסטריליזציה
מה היתרונות והחסרונות של מערכות ביוריאקטור חד-פעמיות (Single-Use) לעומת מערכות קלאסיות (זכוכית/נירוסטה)?
במהלך השנים האחרונות, תעשיית הביופרוסס עברה שינוי משמעותי עם כניסת מערכות חד-פעמיות (Single-Use Systems – SUS) לשימוש נרחב. אך האם הן מתאימות לכל תהליך?
מה הן היתרונות, ומה המגבלות לעומת מערכות קלאסיות?
יתרונות של מערכות חד-פעמיות (Single-Use)
- צמצום זמן הכנה:
אין צורך בשטיפה, סטריליזציה או ניקוי קווים – דבר שמקצר את זמן ההקמה של תהליך. - הפחתת סיכון לזיהום:
כל רכיב סטרילי ומוכן לשימוש, מה שמפחית סיכון לזיהום צולב בין אצוות או פרויקטים שונים. - גמישות בין תהליכים:
אידיאלי למעבדות או מתקנים שעובדים על מספר פרויקטים במקביל (Multi-product facility). - עלויות תפעול נמוכות יותר בפרויקטים קטנים או משתנים:
פחות דרישות למערכות SIP/CIP ומתקני ניקוי. - הטמעה קלה בתנאי GMP:
שימוש בפחות שלבים שמצריכים ולידציה ובקרה.
חסרונות ואתגרים של מערכות חד-פעמיות
- הגבלות קנה מידה:
מערכות חד-פעמיות לרוב מוגבלות לנפחים של עד 2,000 ליטר. בייצור תעשייתי רחב נדרש לרוב נירוסטה. - אי-התאמה ביוכימית עם תאים רגישים או ממסים מסוימים:
יש לוודא תאימות בין חומר הפלסטיק לבין התהליך הביולוגי. - שיקולים סביבתיים:
מערכות חד-פעמיות יוצרות פסולת פלסטיק שאינה תמיד ניתנת למחזור. - הסתמכות על שרשרת אספקה יציבה:
עיכוב באספקת שקי ביוריאקטור עלול לעכב תהליכים קריטיים.
מערכות קלאסיות – מתי הן עדיין הבחירה הנכונה?
- תהליכים ארוכי טווח (> 2 שבועות)
- כשנדרש ערבול מהיר, בקרת חום מורכבת, או עבודה עם נפחים > 2,000L
- תהליכי ייצור שהוגדרו ונבדקו בעבר עם ציוד רב-פעמי
- כאשר רוצים לשלוט בכל שלב בתהליך הפיזיקלי-כימי, כולל שימור חום, חומציות ומערכות CIP
סיכום השוואתי
קריטריון | מערכות חד-פעמיות | מערכות קלאסיות |
זמינות תפעולית | גבוהה – מיידית | דורש ניקוי וסטריליזציה |
סיכון לזיהום | נמוך | תלוי בפרוטוקולי ניקוי |
עלות הקמה | נמוכה/בינונית | גבוהה |
קנה מידה מירבי | בינוני (עד ~2000L) | גבוה (>2000L) |
גמישות בין מוצרים | גבוהה | נמוכה |
איך ניתן למנוע היווצרות קצף בתהליכי ביופרוסס?
היווצרות קצף בתהליכי גידול תאים עלולה לגרום לזיהומים, אובדן נפח תפקודי ונזק לחיישנים. ניתן למנוע קצף על ידי שימוש במעכבי קצף (antifoam), שילוב חיישני קצף אוטומטיים המזהים היווצרות מוקדמת, ושיפור אסטרטגיות ערבול וגזים בתהליך. חשוב לבחור מעכב קצף שאינו פוגע בצמיחת התאים או בתפקוד האנזימטי. בנוסף, מומלץ לבצע ולידציה להשפעת האנטיפואם על תוצר מטרה.
מה העקרונות למניעת קצף בתהליכי ביופרוסס?
קצף בתהליכי ביופרוסס (Bioprocess) ובמיוחד בתרביות תאים, מהווה בעיה מוכרת שמובילה לשיבוש תהליכים, נזקים לחיישנים, אובדן נפח תפקודי ולעיתים גם לזיהומים צולבים. במערכות ביוריאקטור, חשוב להבין מה הגורם לקצף ואיך ניתן למנוע אותו בצורה מבוקרת.
מהם הגורמים להיווצרות קצף בתהליכי ביופרוסס?
קצף נוצר כאשר מולקולות אורגניות – כגון חלבונים, פוליסכרידים או שיירי תאים – מצטברות על פני השטח ומוקצפות באמצעות ערבול או זרימת גז. בין הגורמים הנפוצים:
- שימוש במדיום עשיר בחלבון (לדוגמה: שמרים או תאים יונקיים)
- ערבול מהיר מדי או בחירה לא נכונה של אימפלר
- הכנסת גזים בלחץ גבוה או ללא בקרה הדרגתית
- צבירת תאים מתים בתהליך ממושך
איזה פתרונות בקרה וניטור לקצף קיימים?
בכדי להפחית ולשלוט בקצף, ניתן לשלב מספר גישות:
1. שימוש ב-Antifoam
מעכבי קצף (למשל סיליקון או שמנים טבעיים) מפחיתים מתח פנים ומונעים היווצרות בועות יציבות. חשוב לבחור חומרים תואמים לסוג התא ולתוצר.
2. חיישני קצף ובקרה אוטומטית
מערכות ביוריאקטור מודרניות מאפשרות שילוב של חיישנים קיבוליים או מוליכים שמזהים קצף בזמן אמת. ברגע שנמדדת חריגה – מוזרק antifoam אוטומטית.
3. שיפור מערך ערבול וגזים
בחירה באימפלר מסוג marine או pitched blade והפחתת מהירות הסיבוב במידת האפשר – מפחיתים טלטול. בנוסף, שימוש ב-sparger עדין או בקרה על קצב זרימת הגז יכולים לצמצם היווצרות בועות.
לפני שמאשרים חומר antifoam לשימוש קבוע, חשוב לבדוק:
- האם הוא משפיע על קצב הצמיחה של תאים?
- האם הוא פוגע בפעילות אנזימטית או בהפרשת התוצר?
- האם ניתן לסלק אותו בקלות לאחר סיום התהליך?
ולידציה כוללת בדיקות במקביל (parallel runs), הרצת Design of Experiments (DoE), ומעקב אחר פרמטרים כמו OTR, OD600 ו-pH בזמן אמת.
לקריאה נוספת:
Eppendorf App Note 408 – A Beginner’s Guide to Bioprocess Modes
איך לבצע scale-up בלי לפגוע בצמיחת התאים או בייצור החלבון?
מעבר בין נפחים בתהליך ביופרוסס דורש שמירה על פרמטרים קריטיים כמו קצב ערבול (RPM), קצב העברת חמצן (OTR), ריכוז גזים וטמפרטורה. לא תמיד ניתן לשמר RPM זהה, ולכן יש לתכנן לפי פרופיל הקלט האנרגטי (P/V), kLa או shear stress. עבודה הדרגתית עם ביוריאקטורים בנפחים עולים (2L > 10L > 50L) ובקרת תוכנה מבוססת PID מסייעים לשמור על תנאים עקביים.
איך לבצע SCALE-UP בתהליכי ביופרוסס בלי לפגוע בצמיחה וייצור?
סקייל אפ (Scale-up) של תהליך ביולוגי הוא שלב קריטי במעבר ממעבדה לייצור. טעויות בתכנון או אי שמירה על פרמטרים קריטיים עלולות להוביל לירידה בצפיפות התאים, לפגיעה בפעילות ביולוגית ואף לכישלון התהליך. אלו העקרונות המרכזיים לביצוע scale-up מדורג, בטוח ואחיד השומר על תנאים פיזיולוגיים יציבים ככל האפשר.
מהם האתגרים המרכזיים ב־Scale-Up?
- הבדלים גיאומטריים – שימור פרופורציות של גובה לנפח (aspect ratio) בין כלים.
- מעבר חמצן מוגבל – ככל שנפח המיכל עולה, העברת החמצן הופכת למאתגרת יותר.
- ערבול שונה – RPM זהה לא משמר בהכרח את אותו shear stress.
- שונות בטמפרטורה, גזים וזרימה – בשל קושי בשליטה אחידה על תנאים אלו בנפחים גדולים.
פרמטרים שיש להתמקד בהם
פרמטר | תיאור | טווחים מומלצים |
kLa | מקדם העברת חמצן – חיוני לשמירה על זמינות חמצן | זהה או ±10% מהשלב הקודם |
P/V | אנרגיה ליחידת נפח – לשמירה על ערבול ומסיסות גזים | שימור יחס דומה בין השלבים |
OTR / OUR | קצב העברת חמצן / קצב צריכת חמצן | ניטור בזמן אמת באמצעות חיישני DO ו Gas Analyzer |
Shear stress | מאמץ גזירה – משתנה לפי אימפלר ומהירות | התאמה לתאים רגישים |
Mixing time | זמן ערבול כולל במיכל | מינימום תוך הימנעות מקצף |
גישה מדורגת מומלצת (2L → 10L → 50L)
- התחל בסקייל־קטן – ודא שהתנאים בנפח קטן (2 ליטר) ניתנים למדידה וניטור מדויק.
- השתמש באותם חיישנים ובקרה – מעבר ל־10L ו־50L יבוצע עם אותו סוג חיישני DO, pH, טמפ׳ וכו.
- חשב מחדש את זרימות הגז והקלט האנרגטי – O₂, CO₂ ו־RPM יותאמו לפי שימור P/V או kLa.
- בצע ניטור רציף וניתוח מגמות – תיעוד אצוות קודמות יעזור בזיהוי חריגות מוקדם.
תוכנות תומכות ותכנון מבוסס PID
מערכות בקרה מבוססות PID (כמו DASware control) מספקות תגובה אוטומטית לשינויים בזמן אמת – ומאפשרות לשמר תנאים גם כאשר המעבר לנפח חדש אינו ליניארי. שילוב עם כלים כמו Design of Experiments (DoE) מבטיח הערכת רגישות לכל פרמטר קריטי.
לקריאה נוספת:
מהם השיקולים לבחירת מערכת ביוריאקטור לתאי יונקים?
תאים יונקיים רגישים ל- shear ולשינויים קיצוניים ב-pH ו- DO. לכן חשוב לבחור מערכת עם ערבול עדין ((impeller מסוג marine או pitched-blade), שליטה מדויקת בגזים (כולל CO₂ ו O₂) ובקרה סטרילית. מערכות עם תמיכה בתרמוסטט, חיישנים רגישים וחיבורים סטריליים קריטיות ליישומים כאלה.
מה השיקולים בבחירת מערכת ביוריאקטור לתאי יונקים (Mammalian Cells)?
תאי יונקים הם מערכת ביטוי רגישה ויקרה, המשמשת לייצור חלבונים מורכבים, נוגדנים מונוקלונליים, תרופות ביולוגיות וחיסונים. תכנון סביבת גידול לתאים אלו מחייב הבנה עמוקה של צורכיהם הפיזיולוגיים ושל מגבלות המערכת.
מאפיינים ביולוגיים של תאי יונקים
- תאים רגישים ל־shear stress (מאמץ גזירה)
- רגישות גבוהה לשינויים ברמת pH ו־DO
- דרישה לרמות CO₂ מבוקרות לאיזון בופר (במיוחד בתאי CHO ו־HEK)
- טמפרטורת גידול מצומצמת (35-37°C) וצרכים מטבוליים מורכבים
שיקולים טכנולוגיים בבחירת ביוריאקטור
1. סוג ערבול
- שימוש ב-impeller מסוג marine או pitched-blade מומלץ להקטנת shear.
- מערכות עם בקרת מהירות סיבוב (RPM) מדויקת, עד לרמות נמוכות (<50 rpm).
2. שליטה בגזים (Gas Flow Control)
- מערכת הכוללת כניסות נפרדות ל־Air, O₂, N₂ ו־CO₂.
- שליטה באמצעות Mass Flow Controllers (MFCs) ומערכת בקרה מבוססת PID.
- לעיתים דרושה אפשרות ל־overlay ולא רק sparging.
3. ניטור pH ו־DO
- חיישנים יציבים לטווח זמן ארוך, עם אפשרות כיול סטרילי מראש (pre-calibrated).
- עדיפות לחיישנים אופטיים (לדוגמה: Fluorescent DO sensors) לתהליכים רגישים.
4. בקרת טמפרטורה מדויקת
- מערכת תרמוסטט חיצונית או מערכת חימום יעיל, המבטיחה שמירה על תנאים אחידים בכל נפח המיכל.
5. תמיכה במערכות חד-פעמיות (Single-Use)
- בתהליכים GMP עדיף שימוש בכלים חד-פעמיים (כמו BioBLU c) עם מינימום חשיפה וזיהום.
- התאמה לשימוש עם מדיומים מבוססי סרום/ללא סרום.
6. תאימות לסקייל־אפ ולסקייל־דאון
- אפשרות להריץ תהליך ב-250 mL ולהעבירו בהדרגה ל-10L, 50L ואף 200L.
- שימוש באותם חיישנים ומודולי בקרה בכל הרמות.
מקורות מומלצים להעמקה:
לניתוח מעמיק של השפעה על תאים רגישים – ראו App Note No. 488 של Eppendorf”
מהם הפרמטרים הקריטיים שיש לעקוב אחריהם בתהליך ביופרוסס?
פרמטרים כגון pH, DO (חמצן מומס), טמפרטורה, ערבול, זרימות גזים (Air, O₂, CO₂), ולעיתים גם צפיפות תאים אופטית או מוליכות, הם בעלי חשיבות קריטית לשמירה על סביבה יציבה ואופטימלית בתהליך. ניטור מדויק בזמן אמת באמצעות חיישנים מתקדמים ובקרה אוטומטית מאפשר התמודדות מיידית עם סטיות — קריטי במיוחד בתהליכים רגישים כמו בתאי יונקים. בנוסף, חישוב OTR/CTR ומעקב אחר נתוני ביומסה מסייעים בשיפור התפוקה ובזיהוי מוקדם של תקלות.
לקריאה נוספת:
מדריך לביצוע מדידה של קצב העברת חמצן (OTR) בכלים של BioFlo 320 – מדד קריטי לתכנון scale-up והבנת דרישות גז של התהליך.
של Eppendorf בנושא הוא פרוטוקול מדידה חדש (Short Protocol No. 39)
"Measuring the Oxygen Transfer Rate (OTR) of Fermentation Bioreactors"
איך לבחור בין תהליך batch, fed-batch ו-perfusion בתרבית תאים?
הבחירה בין שלושת סוגי התהליכים תלויה בזמן המחזור, בתוצר הרצוי, ובמורכבות התהליך. תהליך batch פשוט ליישום אך מוגבל בכמות התוצר. ה- fed-batch מאפשר שליטה ברמות נוטריינטים ומפחית את ריכוז פסולת עד לרמה מוגבלת ה- Perfusion מתאים לייצור רציף וצפיפות תאים גבוהה, אך דורש מערכות בקרה מורכבות יותר. הבחירה תלויה גם ביכולת של מערכת הביוריאקטור לתמוך בסוג התהליך – משמר ריכוז פסולת נמוך אך דורך תחזוקה גבוהה וניטור
לקריאה נוספת:
מדריך למתחילים הממחיש את ההבדלים בין תהליכי Batch, Fed-Batch ו-Continuous – יתרונות, מגבלות ואופן היישום של כל שיטה.
איך מבצעים תהליך high-cell-density fed batch עם חיידקי E. coli ?
תהליך high-cell-density fed batch דורש הגדרת פרופיל הזנה אופטימלי, וכן בקרה מדויקת של חמצן ומזון. במערכת SciVario twin (1 L) דגים ריכוזי OD600 גבוהים מ 300, על ידי שילוב של הזנה מבוקרת בזמן אמת, הבאה של תזונה ושליטה בגזים.
לקריאה נוספת:
תהליך Fed-Batch לגידול E. coli בצפיפות גבוהה תוך שימוש במערכת SciVario twin. המאמר מדגיש את היתרונות של בקרת תהליך חכמה ויכולת ניטור בזמן אמת לשיפור ביצועים בתהליכי תסיסה אינטנסיביים.
App Note No. 462 – “High‑Density Escherichia coli Fed‑batch Fermentation Using the SciVario® twin”
האם מערכות חד פעמיות (Single use) מתאימות גם לחיידקים?
כן. כיום קיימות מערכות חד-פעמיות כגון BioBLU® f שמתאימות במיוחד לתהליכי תסיסה וחיידקים (כמו E. coli) עם ביקוש גבוה למרכזי חמצן (kLa), קירור מהיר ובקרה מדויקת. מחקרים מעשיים מראים שהתוצאות , OTR ) ריכוז ביומסה, יציבות תהליך( בהשוואה לכלים מזכוכית הם כמעט זהים, מה שמאפשר שקילה של הכלים החד פעמיים גם בתהליכים עיוניים וגם בקנה מידה קטנטן. יתרונות נוספים כוללים הקטנת עלויות ותפעול מהיר בגלל היעדר צורך בניקוי וסטריליזציה.
מערכות ניטור
כיצד ניטור TOC מסייע בתהליך ה CIP (Clean in Place)?
TOC – ראשי תיבות של (Total Organic Carbon) הוא מדד לכלל הפחמן האורגני הנותר על פני שטח או בצנרת לאחר ניקוי. בשילוב ניטור רציף במהלך CIP, ניתן:
- לאתר בזמן אמת אם נותרו שאריות של חומרים פעילים, דטרגנטים או מוצרים בפינוי;
- לשפר תהליך ניקוי באמצעות אינדיקציה ברורה ומיידית לביצוע חוזר, במידת הצורך;
- לתמוך בתהליכי ולידציהQbD (Quality by Design), בהתאם לדרישות רגולטוריות כמו USP <643> ו EP 2.2.44.
בנוסף, ניטור TOC רציף מסייע להפחית משאבים על ידי מניעת ניקוי יתר וחסכון בזמן ועלויות – ולמעשה מאפשר קבלת החלטות מבוססות נתונים בזמן אמת
בדיקת אנדוטוקסין - מדוע כדאי להשתמש בשיטות אנדוטוקסין אוטומטיות?
שיטות מודרניות, כמו מיקרופלואידיקה או קריאה טורבידימטרית/כרומוגנית, מציעות יתרונות משמעותיים:
- הפעלת בדיקה פשוטה ומהירה יותר לדוגמה: הקמת ערכת בדיקה תוך דקות ספורות ב BET
- הפחתה דרמטית בכמות ריאגנט LAL (עד 90%), תוך צמצום פסולת ושימור משאבי טבע והפחתה של כמויות ההפרעות תודות לטכנולוגיות מתקדמות משולבות צנטריפוגציה Sievers Eclipse Bacterial Endotoxins Testing (BET) Platform
- אוטומציה מלאה של הליך הבדיקה הכולל בקרות חיוביות, שליליות ועקומת כיול מובנית בפלטת ההרצה
בכך, ניתן להשיג תהליך מדויק ויעיל ומהיר יותר, בהתאם לדרישות USP <85>, EP <2.6.14> ו JP 4.01, ותוך עמידה בתקני 21 CFR Part 11
בדיקות ביוברדן מהיר (RMM) - מה היתרונות בבדיקת ביוברדן מהירה לעומת שיטות תרבית קלאסיות?
לשיטות המהירות יש מספר יתרונות ברורים (Rapid Microbiological Methods) שהופכים את התהליך למהיר, אמין וממוכן טוב יותר:
- קבלת תוצאה תוך פחות מ 45 דקות, במקום מספר ימים של המתנה, Sievers Soleil Rapid Bioburden Analyzer
- ניטור נקודות קריטיות בתהליך (מים, מוצר סופי, סביבה) בזמן אמת;
- שחרור מהיר של מוצרים וניתור בזמן אמת, הפחתת סיכון בגילוי מאוחר של זיהום מיקרוביאלי
מערכות מים במעבדה - מה היתרונות של שימוש במערכות ייצור מים איכותיים למעבדות?
ניהול איכות מים הוא קריטי ליישומים אנליטיים ויוצרים כגון HPLC, ICP, PCR ולציוד מעבדה:
- הייצור והשימוש במים באיכות Type I עם ניטור רציף לכל אורך הליך ייצור המים עד לנקודת הקצה, מפחיתים סיכונים בזיהום מוצרים או מטרות בקרה;
- מערכות משולבות יכולות לכלול עם נתוני איכות בזמן אמת ולקצר זמני תחזוקה – בהתאם לדרישות ISO / GLP
בהתאם, מאפשרת אוטומציה מלאה בהליך ייצור המים, עקביות בתוצאות אנליטיות ודיוק ברמה גבוהה
בדיקות אטימות אריזה - Vacuum Decay (PTI) - מדוע vacuum decay הוא שיטת בדיקה מועדפת בזמן אמת על פני שיטות מסורתיות כגון dye ingress?
שיטת Vacuum Decay: היא כמותית ולא-הרסנית – ניתן לשוב ולהשתמש באותה אריזה
- פועלת ברגישות גבוהה (באזור של מיקרונים בודדים), לעומת רגישות פחותה בבדיקת ה- dye ingress
- מהירה מאוד (מספר שניות), מאפשרת הגדלת כמות הבדיקות והפחתה משמעותית בסיכון לבעיות איכות בתפוקה גבוה .
בדיק אטימות אריזה הינה שיטה מקובלת לתעשיית הפארמה בהתאם ל ASTM F2338, USP <1207> ו־ISO 11607
