細胞株開発・クローン選抜
培地条件やサプリメント条件の比較に使われる。
主な用途
- 培地条件比較
Product Guide
浸透圧計
浸透圧計は、培地、フィード、培養上清、製剤、工程液、バッファーなどの浸透圧を測定する装置です。細胞培養では、培地やフィードの浸透圧が細胞の増殖、生存率、代謝、産生性、品質特性に影響します。特にフェッドバッチ培養では濃縮フィードの添加で浸透圧が徐々に上昇することがあり、高くなりすぎると細胞ストレスや増殖・生存率の低下につながる場合があります。
用途・特徴
浸透圧計は、サンプル中に溶けている成分の総量を、浸透圧として測定します。細胞培養では、基礎培地、フィード、培養上清、培地調製液、凍結保存液、バッファー、製剤液などの確認に使われます。培地中のアミノ酸、糖、塩類、フィード成分、代謝物、添加剤が増えると、浸透圧が変化します。
浸透圧は、細胞にとって外部環境の「濃さ」を表す指標です。細胞は浸透圧の変化に応じて水分の出入りや細胞体積の変化を受けるため、細胞状態、増殖性、代謝、タンパク質産生、品質に影響することがあります。
Point
- 培地・フィード・培養上清の浸透圧を測定する
- フィード添加や高密度培養で重要な工程管理指標になる
- 細胞増殖、生存率、代謝、産生性、品質に影響する
- グルコース、乳酸などの個別成分ではなく、溶質全体の影響を見る
- 凍結点降下法の浸透圧計がよく使われる
- 少量サンプル対応機種はambrや小型培養装置と相性がよい
- GMP用途では校正、記録、21 CFR Part 11、データ完全性が重要になる
使用方法
基本的には、培地や培養上清を少量採取し、浸透圧計にセットして測定します。
1培地または培養液をサンプリングする
2必要に応じて細胞やデブリを除去する
3サンプル量を確認する
4浸透圧計の測定容器へ入れる
5校正状態を確認する
6測定を開始する
7mOsm/kg H2Oなどの単位で結果を確認する
8培地・フィード条件、培養日数、細胞状態と照合する
9必要に応じてフィード量、培地濃度、培養条件を見直す
実際の運用は、サンプル種、必要サンプル量、測定方式、校正液、GMP対応、LIMS連携、培養スケールによって変わります。
バイオプロセス分析計との違いは？
浸透圧計とバイオプロセス分析計は、どちらも培養状態の確認に使われますが、見ている対象が異なります。
結論
バイオプロセス分析計が「何がどれだけあるか」を個別に見る装置だとすると、浸透圧計は「全体としてどれだけ濃い環境か」を見る装置です。
主な測定項目
グルコース、乳酸、グルタミン、アンモニア、pH、ガス、電解質など
浸透圧
見ているもの
個別成分や代謝状態
溶質全体の濃さ
主な用途
栄養消費、代謝物蓄積、培養状態確認
培地・フィード・培養上清の総合的な濃さ確認
サンプル量
測定項目により異なる
少量で測れる機種が多い
本培養での役割
フィード判断、代謝管理、培養終了判断
フィード添加後の浸透圧管理
注意点
測定項目、前処理、消耗品、干渉
校正、サンプル蒸発、気泡、粘性
浸透圧とは？
| 状態 | 細胞への影響 |
|---|---|
| 低浸透圧 | 細胞内へ水が入りやすく、膨潤や破裂リスクがある |
| 等浸透圧付近 | 細胞にとって比較的安定した環境 |
| 高浸透圧 | 細胞外へ水が出やすく、収縮・ストレス・増殖低下につながる場合がある |
| 急激な変化 | 細胞の回復性、増殖性、機能に影響しやすい |
培地・フィードとの関係
| 項目 | 浸透圧への影響 |
|---|---|
| 基礎培地 | アミノ酸、糖、塩類、ビタミンなどにより基本浸透圧が決まる |
| フィード | 濃縮栄養液のため、添加量が多いと浸透圧が上がりやすい |
| サプリメント | グルタミン、塩類、糖、成長因子、添加剤により変化する場合がある |
| 代謝物 | 乳酸、アンモニア、その他代謝物の蓄積が浸透圧に影響する |
| 蒸発 | 長期培養や小容量培養では水分蒸発により浸透圧が上がる |
| pH調整液 | 酸・塩基添加によりイオン濃度が変わり、浸透圧に影響する場合がある |
主な測定方式
| 測定方式 | 内容 | 特徴 |
|---|---|---|
| 凍結点降下法 | 溶液の凍結点が溶質濃度に応じて低下することを利用する | バイオプロセス、製剤、培地測定で広く使われる |
| 蒸気圧法 | 溶液の蒸気圧低下を利用する | 一部の臨床・研究用途で使われる |
| 膜浸透圧法 | 半透膜を介した圧力差を測定する | 高分子溶液などで使われる場合がある |
| 多項目分析計内蔵 | バイオプロセス分析計に浸透圧測定が組み込まれる | 培地成分と同時に測定できる |
主な測定対象
| 測定対象 | 内容 | 主な用途 |
|---|---|---|
| 基礎培地 | 培養開始時の培地 | 培地ロット確認、調製確認 |
| フィード | 濃縮栄養液 | フィード添加設計、ロット確認 |
| 培養上清 | 培養中・培養後の上清 | フィード影響、代謝状態、培養終了判断 |
| 凍結保存液 | DMSOや糖類を含む保存液 | 細胞凍結・融解条件確認 |
| バッファー | 精製・製剤・分析用バッファー | 工程液、製剤前処理 |
| 製剤液 | 原薬・製剤処方液 | 製剤設計、安定性、投与製剤 |
| 灌流培地 | 連続供給する培地 | 灌流運転条件確認 |
| 高濃度サンプル | 高タンパク、高糖、高粘性サンプル | 製剤・濃縮工程の確認 |
選定ポイント
測定方式凍結点降下法、蒸気圧法、多項目分析計内蔵のどれか
サンプル量20 µL、50 µL、100 µLなど、少量サンプルに対応するか
測定範囲培地、フィード、高濃度製剤、工程液に対応できるか
測定時間1サンプルあたりの測定時間が運用に合うか
サンプル粘性高タンパク、高糖、高粘性サンプルを測れるか
スループット1検体ずつか、多検体オートサンプラー対応か
校正・QC校正液、QC液、日常点検が運用しやすいか
データ管理CSV出力、ユーザー管理、監査証跡、21 CFR Part 11対応の有無
GMP対応IQ/OQ、校正証明、バリデーション支援、電子記録に対応できるか
消耗品サンプルカップ、プローブ、校正液、洗浄液の供給性
設置性ベンチトップ、クリーンルーム近傍、アットライン設置に合うか
保守国内保守、点検、部品供給、サービス体制
使用される工程
浸透圧計は、培地やフィードの濃さが細胞や製剤に影響する工程で幅広く使われます。
産生量スクリーニング
小スケール培養で培地環境の違いを確認する。
主な用途
- 培地環境確認
セルバンク
凍結保存液、融解後培養、評価培養の条件確認に関係する。
主な用途
- 保存液確認
融解・回復培養
解凍後の培地や回復条件が細胞に与える影響を確認する。
主な用途
- 回復条件確認
シードトレイン
段階的拡大中の培地状態や濃縮影響を確認する。
主な用途
- 拡大時の濃さ
段階的な拡大培養
フラスコ、バッグ、小型培養装置で浸透圧変化を追う。
主な用途
- 浸透圧追跡
小型培養装置
ambr、ベンチトップリアクターで培地・フィード条件を比較する。
主な用途
- 条件比較
本培養
フィード添加、濃縮培地、高密度培養、培養終了判断に使われる。
主な用途
- フィード管理
灌流培養
供給培地、排出液、培養上清の確認に使われる。
主な用途
- 供給液確認
製剤化
製剤処方、濃縮液、バッファー、最終製剤の確認に使われる。
主な用途
- 製剤確認
品質評価・分析
培地・工程液・製剤液の特性確認に使われる。
主な用途
- 特性確認
GMP製造
工程内管理、ロット間比較、逸脱調査、トレンド管理に使われる。
主な用途
- 工程内管理
- トレンド管理
使用されるモダリティー
浸透圧計は、培養や製剤の濃さ管理が関係する多くのモダリティーで使われます。
抗体医薬
関連度高
CHO細胞シードトレイン本培養UF/DF製剤化
フィード添加、培養上清、濃縮液、製剤液の確認に使われる。
ADC
関連度高
抗体原薬製剤細胞培養
抗体部分の培養工程と製剤化で関係する。
二重特異性抗体
関連度高
CHO細胞本培養製剤化
培養条件と高濃度製剤で重要。
Fc融合タンパク質・組換えタンパク質
関連度高
CHOHEK293製剤化
培地・フィード・製剤液の確認に使われる。
AAV
関連度高
HEK293Sf9Producer Cell製剤バッファー
細胞培養、精製中間体、製剤液の確認に使われる。
レンチウイルス
関連度高
Producer Cell細胞治療工程製剤液
ベクター製造細胞と最終製品バッファーで関係する。
ワクチン
関連度高
細胞基材ウイルス液製剤
培養液、精製液、製剤液の確認に使われる。
細胞治療
関連度高
T細胞NK細胞MSCCAR-T凍結保存液
培地、洗浄液、凍結保存液、最終細胞懸濁液の確認に使われる。
iPS細胞・幹細胞由来製品
関連度高
iPS細胞MSC分化細胞凍結保存液
培地、分化条件、凍結融解条件で関係する。
遺伝子編集
関連度中〜高
編集細胞回復培養拡大培養
編集後細胞の培地条件確認に使われる。
mRNA-LNP
関連度中〜高
バッファーLNP製剤評価細胞
製剤液や評価細胞培養で関係する。
プラスミドDNA
関連度中
発酵液バッファー製剤前処理
微生物培養や工程液確認に使われる。
微生物発酵
関連度高
大腸菌酵母発酵液培地
発酵培地や工程液の確認に使われる。
低分子医薬品
関連度中
製剤液溶液細胞アッセイ
製剤・分析・細胞評価で関係する。
メーカー製品
凍結点降下法浸透圧計（9）
Advanced InstrumentsOsmoTECH XT Single-Sample Micro-Osmometer20 µLサンプルで測定できる単検体型浸透圧計。高濃度・高粘性サンプルにも対応し、21 CFR Part 11、GMP、EU Annex 11対応を支援する。公式URL Advanced InstrumentsOsmoTECH Single-Sample Micro-Osmometer凍結点降下法による単検体型浸透圧計。バイオプロセス、培地、細胞培養サンプルの測定に使われる。公式URL Advanced InstrumentsOsmoTECH PRO Multi-Sample Micro-Osmometer多検体処理向けの浸透圧計。研究開発、バイオプロセス、品質管理で多数サンプルを扱う場合に使われる。公式URL Gonotec / Bruker Biomedical SystemsOSMOMAT 3000 Series凍結点降下法で水溶液の浸透圧を測定する浸透圧計シリーズ。50 µLサンプル、モデルにより15 µLサンプルにも対応する。公式URL Gonotec / Bruker Biomedical SystemsOSMOMAT 3000basic / 3000 / 3000 M / 3000 D研究、バイオテクノロジー、医薬品、食品などで使われる浸透圧計シリーズ。モデルによりプリンターや少量測定構成を選べる。公式URL KNAUERK-7400S Semi-Micro Osmometer凍結点降下法により水溶液の浸透圧を測定するセミミクロ浸透圧計。医薬品溶液や各種水溶液の測定に使われる。公式URL KNAUERK-7400S Semi-Micro Osmometer Store Pageペルチェクーラーとマイクロプロセッサ制御による自動測定に対応する凍結点降下法浸透圧計。公式URL Löser MesstechnikOsmometer / Osmometry Systems浸透圧測定装置を展開するメーカー。研究・品質管理用途で比較候補になる。公式URL ArkrayOsmometer関連製品臨床・検査向け浸透圧測定関連製品を展開。バイオプロセス用途では適合性確認が必要。公式URL
多項目バイオプロセス分析計内蔵型（5）
Nova BiomedicalBioProfile FLEX2最大16項目を1ランで測定できる細胞培養分析計。グルコース、乳酸、グルタミン、アンモニア、pH、ガス、細胞密度、生存率、浸透圧などに対応する。公式URL Nova BiomedicalBioProfile FLEX2 Basic細胞培養の化学成分・ガス測定に対応する分析計。浸透圧を含む培養状態確認で使われる。公式URL Roche CustomBiotechCedex Bio Analyzer細胞培養プロセスの代謝物・培地成分測定に使われるバイオプロセス分析計。浸透圧は専用浸透圧計と組み合わせる運用もある。公式URL Roche CustomBiotechCedex Bio HT Analyzer多サンプルの培地成分分析に使われる分析計。プロセス開発や並列培養で浸透圧データと組み合わせて使われる。公式URL YSI / XylemYSI 2900D Biochemistry Analyzerグルコース、乳酸、グルタミンなどの代謝物測定に使われる分析計。浸透圧計と併用して培地状態を評価する。公式URL
校正液・標準液・消耗品（6）
Advanced InstrumentsOsmoTECH Standards and ControlsOsmoTECHシリーズの校正・QCに使われる標準液・コントロール製品。公式URL Advanced InstrumentsSample Cups / AccessoriesOsmoTECHシリーズ用のサンプルカップやアクセサリー。少量サンプル測定に使われる。公式URL Gonotec / Bruker Biomedical SystemsOSMOMAT Standards and ConsumablesOSMOMATシリーズ用の校正液、消耗品、アクセサリー。公式URL KNAUERK-7400S Sample TubesK-7400S用のプラスチックサンプルチューブ。浸透圧測定のサンプル容器として使われる。公式URL ReageconOsmolality Standards浸透圧計の校正・QCに使われる標準液を展開。公式URL Merck / Sigma-AldrichOsmolality Standards / Solutions浸透圧関連の標準液や溶液製品。品質管理や校正で使われる。公式URL
関連装置・周辺製品（9）
Thermo Fisher Scientific / GibcoCell Culture Media and FeedsCHO、HEK293、T細胞、幹細胞向け培地・フィード。浸透圧管理の対象になる。公式URL Cytiva / HyCloneActiPro / Cell BoostCHO細胞向け培地・フィードシステム。フィード添加後の浸透圧確認に関係する。公式URL FUJIFILM BiosciencesBalanCD CHO Media PlatformCHO細胞向け培地・フィードプラットフォーム。培地条件やフィード条件の浸透圧確認に関係する。公式URL Beckman Coulter Life SciencesVi-CELL BLU / Vi-CELL XR浸透圧変化とあわせて細胞数・生存率を確認するために使われる自動セルカウンター。公式URL Logos BiosystemsLUNA-FX7 / LUNAシリーズ細胞数・生存率確認に使われる自動セルカウンター。浸透圧変化による細胞状態確認と組み合わせる。公式URL Nova BiomedicalBioProfile FLEX2浸透圧を含む多項目の細胞培養分析に使われる。公式URL Roche CustomBiotechCedex Bio Analyzer培地成分・代謝物測定に使われ、浸透圧計と組み合わせて培養状態を評価する。公式URL SartoriusAmbr 15 / Ambr 250並列培養装置。少量サンプルの培地成分・浸透圧確認と組み合わせて培地・フィード条件を評価する。公式URL EppendorfBioFlo 120小型バイオリアクターで培地・フィード条件を検討し、浸透圧データと組み合わせて培養状態を判断する。公式URL
保守・校正・バリデーション関連（6）
Advanced InstrumentsOsmoTECH Service and SupportOsmoTECHシリーズの保守、校正、サービス支援、コンプライアンス対応に関係する。公式URL Gonotec / Bruker Biomedical SystemsOSMOMAT Service and SupportOSMOMATシリーズの保守、点検、消耗品、サービス支援に関係する。公式URL KNAUEROsmometer Service and SupportK-7400Sなどの浸透圧計の保守、サポート、消耗品供給に関係する。公式URL Nova BiomedicalBioProfile Service and SupportBioProfileシリーズの保守、校正、消耗品、サービス支援に対応。公式URL ReageconCalibration Standards Support浸透圧標準液や校正液の供給に関係する。公式URL VaisalaCalibration and Monitoring Services温度、湿度、CO2などの計測・校正・モニタリングに関係するサービス。公式URL
