在生物制药、微生物发酵等生物工艺过程中，活细胞密度是反映细胞生长状态、评估生产效率和控制产品质量的关键参数。活细胞密度传感器能够实现在线、实时、无损的监测，为工艺优化和质量控制提供了强有力的工具。然而，作为精密的分析仪器，其测量结果的准确性高度依赖于正确的安装、规范的校准和持续的维护。下面将详细阐述这三个关键环节的操作要点。
一、正确安装：确保测量准确性的第一步
安装位置和方式直接决定了传感器能否真实反映生物反应器内的细胞密度。
1、安装位置选择：
代表性：传感器应安装在能够代表整个反应器内细胞密度平均水平的区域。通常建议安装在侧壁，避开搅拌桨直接冲击的区域和死角，以确保良好的混合和代表性取样。
避免气泡干扰：对于光学传感器，气泡会严重干扰测量结果。安装位置应尽量避开气泡集中或容易积聚的区域。如果反应器内气泡较多，可能需要考虑安装脱气装置或选择抗气泡干扰能力强的传感器（如电容法）。
易于维护：安装位置应便于操作人员进行校准、清洁和维护。
2、安装方式：
无菌连接：在需要保持无菌状态的生物反应器中，传感器的安装必须采用无菌连接方式，如使用预灭菌的快速接头或隔膜密封。
密封性：确保所有连接处密封良好，防止泄漏和染菌风险。
固定牢固：传感器应固定牢固，避免因搅拌或振动导致松动或移位，影响测量稳定性。
3、电气与信号连接：
按照制造商的要求正确连接电源和信号线，确保接地良好，以防止电气干扰。
二、规范校准：建立准确测量的基准
校准是建立传感器测量值与实际活细胞密度之间准确对应关系的关键步骤。
1、校准前的准备：
传感器清洁：确保传感器探头清洁，无残留物或生物膜。
培养基平衡：使用与后续培养过程相同的培养基进行校准，并使培养基的温度、pH值等参数与培养条件一致。
2、零点校准：
在无细胞的培养基中进行。对于光学传感器，这相当于测量培养基的背景吸光度或散射光。确保培养基清澈透明，无颗粒杂质。
3、斜率校准/标准曲线建立：
离线参考方法：活细胞密度传感器的校准通常需要与离线参考方法（如台盼蓝染色计数法、自动细胞计数仪）进行比对。
4、多点校准：建议在细胞生长的不同阶段（如对数生长期、稳定期）采集多个样本，同时记录传感器的读数和离线参考方法的测量值，建立多点校准曲线。这比单点校准更准确，能更好地覆盖整个测量范围。
5、校准模型选择：根据传感器原理（如线性或非线性）和细胞类型，选择合适的校准模型（如线性回归、二次方程）。
6、校准验证：校准完成后，使用独立的样本进行验证，确保校准结果的准确性。
三、日常维护：保障长期稳定运行
定期的维护保养是确保传感器长期稳定运行、延长使用寿命的必要措施。
1、清洁与消毒/灭菌：
批次间清洁：在每个生产批次结束后，必须对传感器探头进行清洁，去除附着的细胞、蛋白质或其他残留物。清洁方法需根据污染物性质和传感器材质选择（如温和的清洁剂、酶清洗剂）。
在位清洁（CIP）与在位灭菌（SIP）：如果传感器设计允许，应将其纳入生物反应器的CIP/SIP流程。务必确认传感器的耐受温度、压力和化学试剂兼容性。
避免划伤：清洁时使用柔软的布或海绵，避免使用尖锐物品刮擦传感器探头表面，尤其是光学窗口。
2、性能检查：
定期检查传感器的零点漂移情况。如果漂移超出允许范围，可能需要重新校准。
观察测量信号的稳定性。异常的噪声或波动可能表明传感器需要清洁或存在故障。
3、存储：
如果传感器需要长期存储，应按照制造商的建议进行清洁、干燥和妥善包装，避免探头受到物理损伤或环境腐蚀。
4、记录与追溯：
详细记录每次校准、维护和故障处理的情况，建立完整的设备档案，便于问题追溯和趋势分析。
活细胞密度传感器是生物工艺过程控制的“眼睛”。通过正确的安装确保其“看”到的是真实情况，通过规范的校准确保其“看”得准确，再通过持续的维护确保其“看”得长久。只有将这三点落到实处，才能充分发挥活细胞密度传感器在提升工艺稳定性、保证产品质量和提高生产效率方面的巨大价值。记住，“预防为主，规范操作”是管理好这类精密仪器的不二法则。
