重組人紅細胞生成素制造工藝虛擬仿真實驗，依托于天津大學化工學院生物與制藥工程市級實驗教學示范中心，以生物化工國家重點學科和制藥工程、合成生物學等二級學科為依托，由北京歐倍爾軟件技術開發(fā)有限公司開發(fā)制作，面向生物工程、生物制藥、合成生物學和制藥工程等相關專業(yè)學生，對生產(chǎn)實習環(huán)節(jié)做有益補充。

課程簡介

生物醫(yī)藥是國家新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，其中蛋白質(zhì)產(chǎn)物占生物技術產(chǎn)值的80%以上，了解其生產(chǎn)過程對新工科人才培養(yǎng)至關重要，但由于蛋白質(zhì)產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn)潔凈等級要求高、生產(chǎn)過程管理嚴格、實驗材料成本高、實驗周期長，學生不能受到有效的實踐訓練。

為滿足我國未來生物經(jīng)濟發(fā)展對生物工程人才的需求，并且突破傳統(tǒng)實驗教學的局限性，《重組人紅細胞生成素制造工藝虛擬仿真實驗》采用現(xiàn)代生物制造技術與互聯(lián)網(wǎng)信息技術高度融合，以工程化的中國倉鼠卵巢（CHO）細胞為起始原料，將難以在實體實驗室進行的教學內(nèi)容，如生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)流程、生產(chǎn)設備構造及操作整合在一起。通過人機交互式操作，使學生身臨其境，模擬工程技術人員在車間內(nèi)的生產(chǎn)操作，學習細胞培養(yǎng)、分離純化、凍干制劑、生物反應器放大設計等技能，完成體驗式學習和訓練。

教學目標

第一層次，通過全景虛擬仿真實操的3 個基礎操作模塊(生產(chǎn)環(huán)境認知模塊、細胞培養(yǎng)及分離純化模塊、凍干制劑模塊) ，掌握創(chuàng)新蛋白質(zhì)藥物及其生產(chǎn)制造全鏈條的一體化工藝原理和操控過程，培養(yǎng)學生的生產(chǎn)工藝、實操技能、職業(yè)道德和工程倫理。

第二層次，通過全景虛擬仿真訓練工藝拓展型模塊(生物反應器放大設計模塊)，了解并掌握生物反應器設計要點，培養(yǎng)學生應用知識和技術進行設計創(chuàng)新的能力。

教學內(nèi)容

1、生產(chǎn)環(huán)境認知模塊

本模塊以凍干制劑車間內(nèi)的不同潔凈區(qū)規(guī)范要求為例，包括?A/B 級潔凈區(qū)（灌裝間）和 C/D 級潔凈區(qū) (配液間) ，查看廠區(qū)鳥瞰圖及整個生產(chǎn)區(qū)域的人流、物流走向，進行認知操作學習。要求學生進入一般生產(chǎn)區(qū)?(如辦公室、倉庫、成品包裝區(qū)及輔助設施區(qū)) 需換工衣，而進入潔凈區(qū)域 (如稱量、配液、灌裝、凍干、軋蓋等生產(chǎn)區(qū)) 需換潔凈服。在行走和實操過程中，應清楚區(qū)分一般生產(chǎn)區(qū)和不同級別的潔凈區(qū)。本模塊中包含?3個知識點的交互性操作和模塊小測驗 (10題)，學生需在線回答，答錯扣分。

2、細胞培養(yǎng)及分離純化操作模塊

本模塊包括細胞培養(yǎng)和分離純化兩個操作單元，共包含?3 個交互性操作步驟，細胞培養(yǎng)操作包括生物反應器培養(yǎng)和模塊小測驗 (15 題)，反應器培養(yǎng)是細胞培養(yǎng)操作模塊的核心，以生物反應器的開車、正常運行、停車為例，學生需要在軟件指導模式下，完成對應的交互性操作。

3、凍干制劑操作模塊

凍干制劑操作模塊主要包括配液、冷凍干燥 (視頻學習) 兩個工序和模塊小測驗?(10 題) ，配液工序包括 3 個交互性操作步驟，每個步驟都包含多個操作。進入配液工序車間后，需要完成配液工序?qū)嵅偌袄鋬龈稍锕に囈曨l學習，如果學生沒有按照正確順序進行操作或者操作錯誤，導致配液質(zhì)量不合格，系統(tǒng)會自動判定并扣除當前步驟分。學生根據(jù)操作界面左邊的提示進行軟件操作，同時在得分界面查看對應的得分情況。

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4.?生物反應器放大設計模塊：

?學生根據(jù)給定的任務或者產(chǎn)品要求在線上進行計算，完成生物反應器的放大設計，并進行驗證。

?(1) 首先完成5L生物反應器的直徑、反應器的高度及攪拌直徑，如果計算錯誤則扣分。

（2）對生物反應器進行放大計算，軟件將隨機產(chǎn)生要放大到的體積，學生計算出放大后的反應器的直徑、反應器的高及攪拌器直徑，通過選擇正確的放大計算原則計算出放大后反應器的攪拌轉(zhuǎn)速，若選擇原則錯誤或者計算錯誤則扣分。?

(3) 學生需要按照指示選擇正確的攪拌槳類型并完成攪拌組裝，若選擇錯誤則系統(tǒng)自動扣分。

(4)控制系統(tǒng)組建安裝及系統(tǒng)驗證持續(xù)建設。