12 tipuri de bioreactori

Bioreactorii sunt echipamentele de bază în bioinginerie pentru furnizarea de condiții de mediu adecvate (de exemplu, temperatură, pH, oxigen dizolvat, amestecare, etc.) pentru a sprijini procesul de reacție biologică a microorganismelor, celulelor sau enzimelor. Conform diferitelor principii de proiectare, scenarii de aplicare și metode de funcționare, bioreactorii pot fi clasificați în diferite tipuri. Următoarele sunt clasificările și caracteristicile comune:
 

Reactorul rezervorului agitat (STR)

• Caracteristici: Amestecarea și transferul de masă sunt realizate prin agitare mecanică (paletă de agitare), iar oxigenul, temperatura și pH -ul dizolvat pot fi controlate precis.
• Aplicații: Utilizat pe scară largă în fermentația microbiană (de exemplu, antibiotice, enzime), cultura celulelor animale (necesită un design de paletă cu agitare scăzută).
• Variante

Reactoare agitate cu bule: combinație de bubudă de gaz și agitare mecanică.
Reactorul agitat de undă: generează valuri agitând vasul, potrivit pentru culturile de celule sensibile la forfecare.
Reactor aerian (ALR)

• Caracteristici: Circulația lichidă condusă de injecția de gaz (fără agitare mecanică), forță de forfecare scăzută, consum de energie mai mic.
• Aplicație: Potrivit pentru celulele sensibile la forfecare (de exemplu, celule vegetale, unele celule de mamifere) sau cultură continuă pe termen lung.

Reactorul coloanei cu bule

• Caracteristici: Doar prin bula de gaz pentru a obține amestecarea, structura simplă, dar eficiența de amestecare este mai mică.
• Aplicație: Potrivit pentru gazul implicat în reacție (cum ar fi cultura microalgei, tratamentul apelor uzate).

Reactor de pat ambalat

• Caracteristici: Celulele sau enzimele sunt imobilizate la purtători poroși (de exemplu, geluri, fibre) pentru a forma un strat de pat fix, iar lichidul de reacție curge prin pat.
• Aplicație: Producție continuă de metaboliți (de exemplu, etanol, acizi organici) sau reacții catalizate de enzimă.

Reactor de pat fluidizat

• Caracteristici: particule de purtător suspendate în fluxul de lichid sau aer, eficiență mare de transfer de masă, dar operația este complexă.
• Aplicații: Tratamentul apelor uzate, reacția enzimatică imobilizată.

Bioreactor cu membrană (MBR)

• Caracteristici: Combinația de reacție biologică și tehnologie de separare a membranei, biomasa (de exemplu, microorganisme, celule) este păstrată prin membrană.
• Aplicații: Tratarea apelor uzate, cultura celulară de înaltă densitate, separarea continuă a produselor.

Fotobioreactor

• Caracteristici: Oferiți condiții ușoare pentru cultivarea microorganismelor fotosintetice (de exemplu, microalge, cianobacterii).
• Proiectare: material transparent (sticlă sau plastic), sursă de lumină încorporată sau utilizând lumină naturală.
• Aplicații: biocombustibili (uleiuri de algă), produse cu valoare adăugată ridicată (astaxantină, beta-caroten).

Bioreactor cu o singură utilizare

• Caracteristici: Utilizarea pungilor de unică folosință în loc de rezervoare din oțel inoxidabil pentru a evita contaminarea încrucișată și scurtarea timpului de curățare și validare.
• Aplicații: producția de vaccinuri, dezvoltarea de medicamente în stadiul de studiu clinic.

Bioreactor perfuzie

• Caracteristici: Adăugarea continuă a mediilor proaspete și îndepărtarea lichidului de deșeuri pentru a menține activitatea celulară ridicată și concentrația de produs.
• Aplicație: cultura celulelor mamifere (de exemplu, producția de anticorpi monoclonali).

Reactor de lot

Adăugarea unică a mediului de cultură, recoltarea produsului după încheierea reacției, funcționare simplă, dar mai mică eficiență.

Reactor continuu

Introducerea continuă a culturii mediu și producția de produse, potrivită pentru producția industrializată pe scară largă.

Reactor cu lot alimentar

Întoarceți treptat nutrienții în funcționarea lotului pentru a prelungi perioada de creștere a celulelor și pentru a crește randamentul produsului (modul utilizat frecvent).

• Fermentar microbian: cum ar fi producția de antibiotice, aminoacizi.
• Reactor de celule animale: de exemplu, producția de anticorpi de celule CHO.
• Reactorul celulelor vegetale: cum ar fi producția de metaboliți secundari (paclitaxel).
• Reactoare enzimatice: Enzimele imobilizate catalizează reacțiile (de exemplu, izomerizarea glucozei).

• Caracteristicile sistemului biologic: microorganisme, celulele animale/plante au nevoie de forfecare, oxigen dizolvat.
• Tipul produsului: dacă este necesară o separare continuă (de exemplu, reactorul cu membrană).
• Scara: gradul de laborator (<10 L) vs. industrial grade (>1000 L).
• Cost: reactoare de unică folosință pentru producție flexibilă, reactoare din oțel inoxidabil pentru utilizarea pe termen lung pe termen lung.