Kennen Sie die Klassifizierung und den Aufbau von Säugetierzellbioreaktoren?
1. Gerührter Bioreaktor
Gerührte Bioreaktoren verlassen sich auf Rührpaddel, um die Kraft zum Rühren der flüssigen Phase bereitzustellen. Es hat einen großen Betriebsbereich, gute Misch- und Konzentrationsgleichmäßigkeit und wird daher häufig in biologischen Reaktionen eingesetzt.
Da tierische Zellen jedoch nicht durch Zellwände geschützt sind, sind sie sehr scherempfindlich und können durch direktes mechanisches Rühren leicht beschädigt werden. Der herkömmliche gerührte Bioreaktor für Mikroorganismen ist offensichtlich nicht für die Kultivierung tierischer Zellen geeignet.
Daher wurden die gerührten Bioreaktoren in der Tierzellkultur verbessert, einschließlich der Verbesserung der Art der Sauerstoffzufuhr, der Form der Rührflügel und der Zugabe von Zubehör im Reaktor.
(1) Verbesserung der Art der Sauerstoffversorgung
Im Allgemeinen werden gerührte Bioreaktoren oft von einer Blasenbildung begleitet, um den für das Zellwachstum erforderlichen Sauerstoff bereitzustellen. Da tierische Zellen auch empfindlich auf die Scherung der Blasenbildung reagieren, wurde viel daran gearbeitet, die Art und Weise der Sauerstoffversorgung zu verbessern.
Die Käfigsauerstoffzufuhr ist eine der Sauerstoffzufuhrmethoden von bewegten Bioreaktoren für tierische Zellen, das heißt, die Blasen werden durch ein Drahtgeflecht getrennt und kommen nicht direkt mit den Zellen in Kontakt. Dies gewährleistet ein Mischen mit so wenig Scherung wie möglich, um die Anforderungen des Zellwachstums zu erfüllen.
(2) Verbesserung des Rührpaddels
Die Form des Rührflügels hat großen Einfluss auf das Zellwachstum. Die Verbesserung in dieser Hinsicht berücksichtigt hauptsächlich, wie die Scherkraft auf Zellen reduziert werden kann. Einige Leute haben die Form des Rührflügels verbessert und Zubehör im Reaktor hinzugefügt. Experimente zeigen, dass der verbesserte Bioreaktor für die hochdichte Kultur von scherempfindlichen Zellen geeignet ist. Der Bioreaktor verwendet ein Doppelhelix-Rührbandrührer mit 3 Oberflächenleitblechen, die an der oberen Flanschabdeckung angebracht sind. Der eingeschlossene Winkel jeder Prallplatte relativ zur radialen Richtung beträgt 30°, und sie wird vertikal in die Flüssigkeitsoberfläche eingeführt. Das Vorhandensein von Leitblechen reduziert Wirbel auf der Flüssigkeitsoberfläche. Ein solcher Bioreaktor hält eine geringe Scherkraft aufrecht, und im Kulturexperiment für Insektenzellen erreicht die endgültige Kulturdichte 6 × 106 Zellen/ml und die Überlebensrate liegt bei über 98 %.
2. Ungerührter Bioreaktor
Der größte Nachteil des gerührten Bioreaktors für tierische Zellkulturen besteht darin, dass die Scherkraft groß ist und die Zellen leicht beschädigt werden können. Obwohl verschiedene Verbesserungen vorgenommen wurden, ist dieses Problem immer noch schwer zu vermeiden. Im Gegensatz dazu erzeugen nicht gerührte Reaktoren weniger Scherkräfte und zeigen starke Vorteile in der Tierzellkultur.
(1) Der Festbett-Bioreaktor ist ein Füllstoff aus einem bestimmten Material im Reaktor, damit Zellen anhaftend wachsen können. Die Nährlösung wird durch zirkulierende Perfusion bereitgestellt und kann während des Zyklus kontinuierlich ergänzt werden. Der für das Zellwachstum benötigte Sauerstoff kann auch durch die zirkulierende Nährlösung außerhalb des Reaktors transportiert werden, so dass keine Luftblasen die Zellen schädigen. Diese Art von Bioreaktor hat eine geringe Scherkraft und eignet sich für hochdichtes Zellwachstum.
(2) Hohlfaser-Bioreaktoren werden aufgrund ihrer geringen Scherkraft in großem Umfang in der Kultur tierischer Zellen verwendet. Dieser Reaktortyp besteht aus Hohlfaserrohren, die jeweils einen Innendurchmesser von etwa 200 µm und eine Wandstärke von 50 bis 70 µm aufweisen. Die Rohrwand ist eine poröse Membran. Kleine Moleküle wie O2 und CO2 können ungehindert durch die Membran diffundieren. An der Außenwand des Hohlfaserschlauchs werden tierische Zellen zum Wachsen befestigt, die leicht Sauerstoff aufnehmen können.
(3) Der Airlift-Bioreaktor ist auch eine der häufig verwendeten Ausrüstungen zur Realisierung einer hochdichten Kultur tierischer Zellen, die sich durch eine einfache Struktur und einen bequemen Betrieb auszeichnet. Einige Leute haben die Microcarrier-Kulturtechnologie im Airlift-Bioreaktor verwendet, um die technologischen Bedingungen der hochdichten Kultur von Vero-Zellen zu untersuchen. Es wurde nachgewiesen, dass die Vero-Zellen durch Suspendieren von Microcarriern im Airlift-Bioreaktor kultiviert wurden. Unter der Bedingung der Zugabe einer angemessenen Menge an Schutzmittel und ausreichender Nährstoffversorgung konnten die Zellen normal zur Oberfläche der Microcarrier wachsen und die Enddichte konnte 1,13 × 10 6 Zellen/ml erreichen.