生物反應器是指任何提供生物活性環(huán)境的制造或工程設備，利用酶或生物體所具有的生物功能，在體外進行生化反應的裝置系統(tǒng)，它是一種生物功能模擬機，如發(fā)酵罐、固定化酶或固定化細胞反應器等。
動物細胞培養(yǎng)技術能否大規(guī)模工業(yè)化、商業(yè)化，關鍵在于能否設計出合適的生物反應器。由于動物細胞與微生物細胞有很大差異，傳統(tǒng)的微生物反應器顯然不適用于動物細胞的大規(guī)模培養(yǎng)。首先必須滿足在低剪切力及良好的混合狀態(tài)下，能夠提供充足的氧以供細胞生長及細胞進行產(chǎn)物的合成。
那么實驗室中常用的生物反應器類型有哪些呢?根據(jù)反應器材質可將其分為一次性反應器和玻璃罐體反應器、不銹鋼反應器材質這類多次重復使用反應器。

搖床、搖桿和攪拌罐型生物反應器，每種技術都可以使用一次性或可重復使用的生物反應器，主要區(qū)別在于它們對培養(yǎng)物充氣和混合的方法，將生物反應器環(huán)境中將氧氣轉移到正在生長的細胞中。

攪拌式生物反應器

醫(yī)藥工業(yè)中大規(guī)模的微生物發(fā)酵過程 — 生產(chǎn)是在機械攪拌式生物反應器中進行的。且迄今為止，對新的生物過程，的生物反應器仍然是機械攪拌式反應器。機械攪拌式反應器能適用于大多數(shù)生物過程，是形成標準化的通用產(chǎn)品。機械攪拌式反應器大多數(shù)用于間歇反應。

生物反應器可以是一次性的或不銹鋼的，一次性反應器的容量大約 15 毫升到 2000 升不等，可重復使用的生物反應器可能高達 50,000 升。

攪拌操作過程是化工、石油化工、醫(yī)藥、食品工業(yè)中常見的操作之一。其目的是使兩種或兩種以上的介質能達到直接接觸，從而在預定的時間內(nèi)完成所需要的混合、傳質、傳熱或反應過程。攪拌的過程基本作用是混合，無論是攪拌機理，還是具體的攪拌器結構設計和攪拌功率計算都與參與攪拌過程的介質性質有密切的關系。因此，工程設計中，攪拌類型可基本分為均相液液調(diào)和、非均相液液分散、氣液分散和混合以及固液懸浮攪拌四大類。

優(yōu)點

攪拌式生物反應器通常用于研發(fā)到制造規(guī)模的生物過程。這些已知的混合原理使得攪拌式生物反應器中的氣體傳輸非常有效。它們在各種操作條件下非常靈活，它們可用于在低剪切力下培養(yǎng)敏感的哺乳動物細胞或培養(yǎng)某些需要溫度和高壓的真菌。

缺點

1.攪拌式生物反應器用于動物細胞培養(yǎng)存在的缺點是剪切力大，容易損傷細胞，雖然經(jīng)過各種改進，這個問題仍很難避免。

2.雖然噴射允許通過更大體積的氧輸入，但它不如通過頂部空間的氧氣傳輸效率高。

3.葉輪容易將泡沫引入生物反應器，必須消泡處理。

4.不銹鋼生物反應器中的葉輪和噴霧器必須清潔以防污染。

波浪式生物反應器

波浪式生物反應器也相當普遍。它們通常是大型塑料一次性袋子，平放在輕輕搖擺的平臺上（<100 rpm）。這些生物反應器通過頂部空間將氧氣輸送到細胞培養(yǎng)物中，并使用搖桿平臺混合。

波浪式生物反應器常用于實驗室。由于它們雖占地面積大但效率高，它們可用于小批量生產(chǎn)或輔助大型的攪拌式生物反應器。

優(yōu)點

大型扁平二維波浪式生物反應器可實現(xiàn)高效的氧氣傳輸，比攪拌罐生物反應器更溫和，因為它們無需葉輪即可對培養(yǎng)物進行充分充氣。最后，由于波浪式生物反應器不使用噴射器或葉輪，并且通常是一次性使用，因此它們易于清潔并且?guī)缀鯖]有交叉污染的風險。

缺點

大型、扁平的波浪式生物反應器范圍通常只有5到100L，其大小受通過頂部空間的氧氣傳輸速率的限制。

搖床生物反應器

搖床（又稱振蕩器），是一種在化學和生物實驗室中常用的用于攪拌溶液的裝置。一個典型的搖床有一個可以由電動機驅動的水平振動面板。待攪拌的液體裝在燒杯、廣口瓶或錐形瓶中，然后將容器放置在面板上。有些情況中，溶液可以裝在離心管中，然后放在托架上，再使用搖床進行攪拌。

優(yōu)點

搖床屬于生化儀器，廣泛用于對溫度和振蕩頻率有較高要求的細菌培養(yǎng)、發(fā)酵、雜交、生物化學反應以及酶和組織研究等。實驗室常用的液體搖勻，微生物、細菌和細胞培養(yǎng)。

旋轉運動將細胞培養(yǎng)液向上移動到生物反應器的側面，導致非常薄的流體層粘附在容器的側面。這可以實現(xiàn)極大化的氧氣傳輸，而無需占用大量空間。傳質依賴于通過頂部空間的氣流。

這種混合方法可以減輕剪切力，使其非常適合哺乳動物細胞培養(yǎng)。

缺點

1.難以記錄設備運行中各時點參數(shù)生產(chǎn)，實驗過程難以追溯。

2.需要反復，步移或階梯振蕩培養(yǎng)的實驗活動，由于傳統(tǒng)搖床的局限，很多富有創(chuàng)造性的技術線性只能忍痛割愛。

3.無法長時間進行低溫培養(yǎng)運行，設備或積霜或化霜。

4.制冷狀態(tài)手動設置，一旦環(huán)境溫度變化，工作室溫度迅即大幅偏移并進入超溫報警狀態(tài)。

我應該使用什么類型的生物反應器？

事實證明，攪拌式生物反應器有較大的操作范圍,混合程度高，適應性廣，在大規(guī)模生產(chǎn)中廣泛使用，但不適用動物細胞培育。而波浪式生物反應器是的能提供良好混合和通氣效果，污染風險低、操作靈活，但在擴大規(guī)模期間，占地面積是個很大問題。搖床生物反應器是一種較新的技術，但具有高效率和高產(chǎn)量潛力。

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