从包装纸袋开始的过程是生物技术领域生产的开始。很长时间以来，一次性设备就在高端产品生产中有着非常重要的作用和意义了。尤其是在动物细胞的细胞培育基中，一次性预消毒的袋子和混合搅拌设备可以是一张王牌。而且这一技术并不仅局限于批次性生产过程，利用灌装模块还可以在连续性生产过程或者补料生长培养过程中使用一次性设备。

由于一次性生物反应器大多数情况下都是在无菌状态下供货的，是不允许随便打开包装的，并要求在使用后整体无害化处理，因此它对过程控制技术提出了新的挑战，传统的安装方式、传感器、发射器都无法胜任一次性设备的数据检测任务。传感器应在细菌培养基袋灌装前就安置到位，或者能够在培养基袋的外侧进行检测、读取数据。另外，所有与传感器有关的附件都应是结构简单，造价低廉，因为这些检测用的元器件在完成生物基质的培育之后都要和反应器一起当作废弃物进行无害化处理。

“ 测量是一种互动” 。瑞士苏黎世应用科学大学ZHAW 检测和传感技术系的系主任Caspar Demuth博士解释说道，并在2014 年度的生物技术研讨会上向与会者展示这种互动

连接接口

尽管这几年来人们对一次性设备、技术的发展给予了高度的关注，并且也有大量的一次性设备投放市场，但业内人士认为：一次性技术、设备的发展还有巨大的潜力。因此，瑞士苏黎世应用科学大学举办的生物技术研讨会，把生物技术分析和传感技术作为交流、研讨的主题，专家学者对在线分析技术的最新研发进行了热烈的讨论。瑞士苏黎世应用科学大学ZHAW 检测和传感器技术系的Casper Demuth 博士解释说道：“一次性生物反应器使用的所有传感器都由接口进行连接。而且接口技术是整套方案成功与失败的关键。”他希望这个研讨会能够成为科研和应用之间的纽带。无论如何，一次性反应器能够节约生物技术企业的高额资金，2008 年的一份调查报告指出：长期使用一次性技术和设备可以节约30% 的电力，节约90% 的水和清洁剂。

全新的检测技术

许多事情听起来非常容易，但在实际中做起来却非常难，流程工艺过程所决定的，与生物反应介质相互接触的成套检测和调节控制技术元器件应在(干的)培养基袋生产和库存中就安装好了。传感器、探头和连接端子都应与反应器一起进行毫无问题的杀菌消毒。随后向培养基袋中灌注营养液和植入菌株都使得它们在使用前的标定变得很难，有时几乎成为不可能。因此，在生产、制造培养基袋时就必须知道，这个培养基袋要使用什么传感器，对什么参数进行检测，事后调整仅仅是在例外情况下才有可能的事。

这些都要求有全新的、完全不同于今天传统生物反应器所采用的技术。尽管如此，向营养物质的供应量、温度、酸碱度pH 值或者培养液中的含氧量等灌注参数还都必须可靠地检测出来，以便能够高效生产高品质的生物药剂。因此，传感器技术也就成为一次性生物反应器成功与否的关键技术了，但它的应用也要求开发全新技术和方法。

交流实践经验：瑞士苏黎世应用科学大学ZHAW 举办的生物技术研讨会是科研和应用技术之间的接口

在内部或者在外部

在生物技术产品生产过程中使用一次性设备时，首先要分清它所采用的检测技术方法是内部检测法(传感器、探头、信号发射器等都安装在培养基袋内部)还是外部检测法(在培养基袋外部利用光学检测方法进行检测)。外部检测技术不会遇到大多数杀菌消毒和无害化排污处理等方面的问题，因此可以使用一些高价格、高性能的检测元器件。理所当然的，而且也绝非少见的就是所谓的内外结合的检测技术方案，反应器内部与培养介质相互接触的探测元件结合培育基袋外部的光学检测传感器。

如果想看一看反应器内部的情况，有许多可行的方法可供选择。市场上已经出现的方法就是利用酸碱度试纸对反应器内部的酸碱度进行检测。由于培育基袋是在干燥环境中生产、存储的，因此常规的酸碱度检测电极无法使用，所以只能用几毫米宽的、用半透明膜保护起来的pH 试纸来检测酸碱度。这种酸碱度试纸就像石蕊试纸一样随着酸碱度的变化而改变颜色，并可从培育基袋的外部用激光来“看”这种颜色。这种内外结合的检测技术方法就把内部有传感器和外部检测法两者的优点都结合到一起了。

检测的影响

外部检测法，尤其是外部的光学检测，在一次性系统的检测中理所当然是理想的检测方法，但不是所有的参数都可以利用光学技术进行检测的。因此研发人员也越来越多地采用电- 化学的检测技术方法了。将来，对培育基袋内酸碱度pH 值进行检测的传感器都可以利用简单的丝网印刷技术印制到塑性载体上了。瑞士的CSEM 研究中心正在开发一种新技术，并已经获得了初步成功。他们在苏黎世展示了一种一次性传感器它们的灵敏度和选择性可与传统的选择性检测电极相媲美。同时他们也期待这一技术在工业化生产中的腾飞。根据CSEM 研究中心的看法：未来的酶化反应将是一次性反应器过程分析中的基本反应。此时，反应介质中印有酶的基质载体会出现酶化反应，会在纳米级范围内检测到所产生的反应电流。利用这种原理可以完成例如培育基中葡萄糖，谷氨酸或乳酸含量的检测。在苏黎世的展示中，可以看到印制在柔性塑料载体上的电化学和酶化学演示元器件。反应性检测技术、廉价材料和简单的适合于大批量生产使用的工艺技术相结合将会使一次性的反应器的研发到达极致。而这还不是全部，CSEM 研究中心的Daniel Caminada 先生还希望能够在未来生产过程中直接把传感元器件都印制到培育基袋的塑料膜上，这就省略了大量烦人的安装工作了、使得整个检测过程都在一个袋子中完成了。

本文作者系PROCESS德文版编辑。