细胞培养用生物反应器
动物细胞培养生物反应器
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传统发酵罐
•
酶反应器等
•
固定化酶和细胞反应器
•
动植物细胞培养反应器
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生物反应器类型
机械搅拌式反应器 气升式生物反应器 鼓泡塔生物反应器 膜生物反应器
动物生物反应器 植物生物反应器
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一 机械搅拌式生物反应器
医药工业中的第一个大规模的微生物发酵过程青霉 素生产是在机械搅拌式反应器中进行的。且迄今为 止，对新的生物过程，首选的生物反应器仍然是机 械搅拌式反应器。机械搅拌式反应器能适用于大多 数生物过程，是形成标准化的通用产品。
• 显然，反应器的增大有利于降低生产成本。
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31
2 动植物细胞培养反应器得到较大发展
• 由于动植物细胞培养可以得到很多高附加值生物 制品，如干扰素，单克隆抗体等，细胞培养反应 器的开发越来越受到重视。其中关于供氧问题， 快速升温、SIP自动灭菌、CIP自动清洗、机械 密封、排气处理、取样处理等问题等都需很好解 决。
混合不够均匀。
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三 其他类型反应器
• 鼓泡塔生物反应器 • 膜生物反应器 • 固定床和流化床反应器 • 动物植物生物反应器 • 其他
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四 生物反应器的发展趋势
• 生物反应器的研究、开发和设计是生物技 术的一个重要内容，一种好的生物反应器 出现往往能够大规模降低生产成本，成为 生物制品成功商业化的关键。因此，生物 反应器的开发一直很活跃，尤其是最近的 细胞生物反应器开发更是如此。生物反应 器的发展趋势可归纳为以下几个方面：
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7
• 反应器的结构
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8
几何尺寸
H/D=1.7~4 d/D=1/2~1/3 W/D=1/8~1/12 B/D=0.8~1.0 (s/d)2=1.5~2.5 (s/d)3=1~2
细胞培养技术和生物反应器
细胞培养技术和生物反应器是生物技术领域中的两个重要实验技术。
细胞培养技术主要是指将细胞分离并在含有营养物质的培养基上培养，以获得大量同种或异种细胞的方法。
而生物反应器是指将微生物或细胞在恒定的环境条件下进行生长、代谢和产物合成的设备。
两种技术往往是相互关联和相辅相成的，因为细胞培养技术提供了足够的细胞量用于在生物反应器中进行实验。
细胞培养技术广泛应用于医药、生物学、毒理学、病毒学等领域。
细胞培养的根本目的是以体外方式获得细胞或细胞组织，以便于对细胞生物学现象进行研究，为疾病治疗和药物开发提供可靠数据。
培养细胞的关键包括培养条件的控制和细胞的传代。
这些条件包括温度、气氛、营养消耗状态和凝胶基质。
此外，为了维持细胞传代，需要定期添加培养基、DMSO等物质。
生物反应器是一种特殊的装置用于大规模制备蛋白质、抗生素、酶、细胞因子等生物制品。
反应器必须保持一定的环境，使生物体（微生物或细胞）在其中能够不断地生长和繁殖，同时保证生物制品的高产量和纯度。
为了实现这个目的，需要控制反应器的一些关键参数，如温度、PH值、氧气和二氧化碳浓度等。
反应器的选择取决于微生物或细胞的类型、生长习惯和所需产品的特性等，有很多种类型的反应器可供选择，如搅拌式反应器、柱式反应器、波动式反应器和固定化床反应器等。
细胞培养和生物反应器在生物技术领域中的重要性不言而喻，两者之间的协调和配合相当重要。
细胞培养可以提供充足的细胞数量，以便被用于生物反应器中的实验。
反应器在生产生物制品方面是不可替代的，在大规模生产生物制品时可以加速其生产效率。
与传统制造过程不同，生物制品的生产过程需要一定程度的控制和监测，尤其是在复杂的生产过程中。
生物反应器可以为此提供环境控制和实验数据，使生产过程更加可靠，并提高其生产效率。
但是，细胞培养和生物反应器也存在一些问题。
细胞培养的成功率通常较低，部分细胞不容易适应培养环境并进行繁殖，或者只有特定时期的细胞可以进行繁殖，而对于其他类型的细胞则较难培养。
艾本德生物反应器操作规程
艾本德生物反应器操作规程
艾本德生物反应器是一种用于细胞培养和发酵的设备，以下是一
般的操作规程：
1. 准备工作：在使用前，需要对生物反应器进行清洁和消毒，并
检查所有的管道和连接是否牢固。
2. 安装：将生物反应器安装在合适的位置，并连接好所有的管道
和电源。
3. 培养基制备：根据需要制备适当的培养基，并将其加入生物反
应器中。
4. 细胞接种：将需要培养的细胞接种到生物反应器中，并调整好
培养条件，如温度、pH 值、氧气含量等。
5. 培养：启动生物反应器，让其开始培养细胞。
在培养过程中，
需要定期监测细胞的生长情况和培养基的状态，并根据需要进行调整。
6. 收获：当细胞生长到合适的密度时，可以进行收获。
收获的方
法取决于培养的细胞类型和培养目的。
7. 清洁和消毒：在使用后，需要对生物反应器进行清洁和消毒，
以防止污染和细菌滋生。
以上是一般的艾本德生物反应器操作规程，具体的操作步骤可能会因设备型号和培养的细胞类型而有所不同。
在使用前，需要仔细阅读设备的操作手册，并按照说明进行操作。
生物反应器归类
生物反应器归类
生物反应器是一种用于承载和促进生物反应的装置或体系。
根据反应
器的实际应用和操作原理，可以将生物反应器分为几个类别。
1. 发酵反应器：用于微生物发酵过程的反应器，用于生产食品、饲料、药物和生物燃料等。
常见的发酵反应器包括批式发酵罐、连续式发酵
罐和气体提升式发酵罐。
2. 培养反应器：用于细胞培养和组织工程的反应器，用于生产生物药
物和细胞制品。
常见的培养反应器包括摇床培养器、旋转培养器和悬
浮培养反应器。
3. 污水处理反应器：用于处理废水和污水中的有机物和有毒物质。
常
见的污水处理反应器包括活性污泥法反应器、膜分离法反应器和生物
滤池。
4. 生物酶反应器：用于生产酶类产物和催化生物酶反应的反应器。
常
见的生物酶反应器包括固定床反应器、悬浮式反应器和液体-液体界面
反应器。
5. 生物电化学反应器：用于转化生物质和废弃物为电能的反应器。
常
见的生物电化学反应器包括微生物燃料电池、微生物电解池和生物燃
料池。
以上是一些常见的生物反应器类别，各类反应器在不同领域有广泛应用，以满足人类对食品、药物、能源和环境保护等方面的需求。
生物反应器中的细胞培养技术
生物反应器中的细胞培养技术随着现代生物技术不断发展，细胞培养技术也得到了广泛的应用，成为生物制药、细胞治疗等领域中不可或缺的一格重要技术。
而生物反应器作为细胞培养技术中最为重要的设备之一，其设计和操作对于细胞培养质量和产量有着至关重要的影响。
一、生物反应器的基本结构和原理生物反应器是一种控制环境和条件的特殊装置，其主要结构包括容器、搅拌器、温控系统、气体进出口等。
在生物反应器中，细胞或微生物体系会得到最优化的培养环境，并且其生长和代谢过程也可以被有效的控制和调节。
生物反应器的原理主要是将培养基和生长物料加入反应器中，并通过氧气的供给和废气的排出，维持细胞培养环境的稳定，从而促进细胞生长和代谢。
同时，可对反应器中的环境参数进行调整，比如温度、pH值、气体流量等等，以保证反应器内的细胞或微生物体系在最佳状态下生长和繁殖。
二、细胞培养技术在生物反应器中的应用生物反应器可以实现对细胞培养环境的精细调控，使得细胞的生长和代谢情况得以更好地掌握和管理。
在生物制药领域中，细胞培养技术的应用非常广泛，可用于大规模生产各种生物制品，如疫苗、抗体、激素等。
而在细胞治疗领域，细胞培养技术被用于生成大量可用于治疗的细胞，如干细胞、T细胞等。
细胞培养技术在生物反应器中的应用中，样品线筛选和分析是关键的一步。
由于反应器中的生物结构比较复杂，各类活性的分子也比较难以提取和同步分析。
在这方面，生产商和研发单位可以选择比较适合自己研究和开发的样品线筛选系统，从而更加便于提取和分析样品，并且可以减少样品出现的诸多问题。
三、生物反应器的优势和局限性相比于其他细胞培养方法，生物反应器具有较多的优势，如批量制造的效率较高，可以满足大规模生产的需求；同时，生物反应器的培养环境比较稳定，可以提高培养质量和产量。
然而，生物反应器的应用仍然存在一些局限性，比如设备的运行成本较高，需要进行定期维护和清洗；同时在生产过程中会产生较多的废水和废气等污染物，环保问题需要得到重视。
细胞生物反应器设备工艺原理
细胞生物反应器设备工艺原理细胞生物反应器是一种用于培养细胞生长和分裂的设备，具体包括反应器、控制系统、传感器、采样系统等组成。
设备构成细胞生物反应器主要由以下几个部分组成：反应器反应器一般应选用高透光的材质制作，如玻璃或者透明塑料。
反应器要具有良好的密闭性，可以防止氧气和废气的泄漏，同时也可以保证细胞培养过程中不会受到外界环境的干扰。
控制系统控制系统主要是用于控制反应器中温度，pH值，营养成分等因素的影响。
这个系统是由生物反应器和电子系统两个部分组成，它们一起负责控制反应温度、压力、搅拌速度、通风速度、液位高度和营养成分等参数。
传感器传感器可以实时监测反应器中的温度、氧气含量、pH值和细胞数量等参数，并通过串口传输到计算机进行记录和处理，同时也可以通过控制系统进行调整。
采样系统采样系统主要是用于在细胞培养过程中采集样本，用于后续分析和检测。
主要工艺过程细胞生物反应器的工艺过程主要包括以下几个步骤：培养基预处理细胞生物反应器使用的培养基必须严格消毒处理，以避免细菌和病毒的污染。
同时还要根据细胞类型和培养需求进行培养基的配方和调整，以保证细胞培养过程中的营养需要得到满足。
细胞接种和培养将处理好的培养基注入反应器中，然后将细胞接种于培养基中，开始进行细胞培养。
在这个过程中，需要根据细胞类型和培养需求设定适当的温度、通风和搅拌速度等参数，并进行实时监测，以保证培养环境的稳定。
生产后处理细胞生物反应器中的细胞不断生长和分裂，最终形成大量细胞，需要进行后续处理。
一般包括细胞分离、提取重要的代谢产物、蛋白质纯化等步骤，以满足后续实验或者生产的需求。
总结细胞生物反应器是一种机械化控制下的细胞培养设备，在细胞培养领域中有着广泛的应用。
通过对反应器的组成和主要工艺过程的了解，我们可以更好的利用这种设备进行细胞培养和生产，同时可以对其进行优化和改进，以满足不同的研究和生产需求。
生物反应器技术在细胞培养中的应用
生物反应器技术在细胞培养中的应用随着科技的不断发展，生物工程技术逐渐成为了人类社会中普遍而重要的一项技术。
在这个领域中，人们经常使用生物反应器来进行细胞培养和生产等操作，这一技术的应用范围非常广泛。
本文将从生物反应器的基本原理、种类和应用等方面入手，探讨生物反应器技术在细胞培养中的应用。
一、生物反应器基本原理生物反应器是一种用于维护和控制细胞培养环境中生物反应的设备。
其基本原理是将压缩空气、氧气、二氧化碳、氮气、水等科学制剂按一定比例掺入培养基里，通过阀门和传感器来调整培养环境的温度、pH值、营养成分和气体浓度等，使得细胞在理想的条件下进行生存和增殖。
在生物反应器中，培养基可以通过不同的方式进入反应器内部。
比如，盘式马达等传统的方法，也有现代设备采用磁力轮等更加灵活的方式。
为了加快细胞培养速度，生物反应器中还往往会加入一些适当的激素、细胞因子等生物制剂，以及人工构建的生物足迹、三维介质等。
二、生物反应器种类根据控制方式的不同，生物反应器大致可以分为静态反应器和动态反应器两大类。
其中，静态反应器通常被人们用来进行较为简单的细胞培养工作，例如免疫细胞的分离和培养等。
而更为重要的动态反应器，又可以分为机械式反应器、泡沫式反应器、悬浮式反应器和附着式反应器四类。
其中，机械式反应器是利用机械装置来控制培养液搅拌的反应器。
这种反应器具有体积小、机器造价相对较低等优点，但其流体力学性质有一些不足之处，对于细胞培养的影响比较大。
泡沫式反应器则通过控制气泡的大小和密度来调整培养液内的气体浓度，以使培养环境更为理想。
悬浮式反应器可以使细胞长在培养液中，通过机械或气体力学力量对培养液进行搅拌，以使细胞与营养液的接触更加均匀。
这种反应器具有易于操作、细胞生长均匀等优点。
附着式反应器则可以模拟体内细胞壁对其周围环境的影响，使得细胞培养环境更加精细。
三、生物反应器技术在细胞培养中的应用由于生物反应器技术具有高效、可控的特点，在细胞培养中得到了广泛应用。
细胞培养反应器的几种操作模式
细胞培养反应器的几种操作模式
细胞培养反应器的操作模式主要分为以下五种：
分批式操作（Batch Culture）：这是动物细胞规模培养进程中较早期采用的方式，也是其它操作方式的基础。
该方式采用机械搅拌式生物反应器，将细胞扩大培养后，一次性转入生物反应器内进行培养。
在培养过程中，其体积不变，不添加其它成分。
待细胞增长和产物形成积累到适当的时间，一次性收获细胞、产物、培养基。
流加式操作（Fed-Batch）：这种方式在分批式操作的基础上，定时向生物反应器中添加新鲜培养基，同时取出部分旧的培养基，以保持反应器内培养基的总体积不变。
这样可以提供细胞生长所需的营养物质，同时避免代谢产物的积累对细胞生长产生抑制作用。
半连续式操作（Semi-Continuous）：在半连续式操作中，细胞在生物反应器中连续培养，同时定期取出部分细胞和培养基，然后添加新鲜的培养基。
这种方式可以保持细胞密度和代谢产物的稳定，同时避免细胞过度生长和代谢产物的积累。
连续式操作（Continuous）：在连续式操作中，细胞在生物反应器中连续培养，同时以相同的速率添加新鲜培养基和取出含有细胞的培养基。
这种方式可以维持细胞密度和代谢产物的恒定，但需要精确控制培养基的流速和细胞生长速率。
灌流式操作（Perfusion Culture）：灌流式操作是将细胞和培养基一起加入反应器后，在细胞增长和产物形成过程中，不断地将部分条件培养基取出，同时又连续不断地灌注新的培养基。
这种方式可以保持细
胞在最佳的生长条件下，同时避免代谢产物的积累。
细胞生物反应器操作规程
细胞生物反应器操作规程
《细胞生物反应器操作规程》
一、操作前准备
1. 确保细胞生物反应器的清洁和消毒，使用无菌工具进行操作。
2. 准备好所需的培养基和细胞培养物，确保培养基无菌。
二、启动细胞生物反应器
1. 打开细胞生物反应器的电源并进行系统自检，确保设备正常工作。
2. 设置合适的温度、湿度和通气参数，逐步提高气体流速以保持适当的搅拌和氧气供应。
三、接种细胞
1. 将预先培养好的细胞悬液加入到生物反应器中，根据需要调整培养基的体积和浓度。
2. 确保细胞在生物反应器中均匀分布，并避免细胞聚集和沉积。
四、细胞培养
1. 监测细胞生长情况和代谢产物的积累，根据需要调整培养基的成分和供给量。
2. 定期取样检测细胞培养物的质量，确保细胞状态良好并避免细菌和真菌的污染。
五、收获细胞产物
1. 根据培养物中细胞数量和产物浓度的变化，判断是否进行细胞产物的收获。
2. 使用无菌操作取出细胞产物并进行后续处理，如纯化、浓缩或储存。
六、关闭细胞生物反应器
1. 关闭细胞生物反应器的电源并进行系统清洁和消毒，确保设备处于干净的状态。
2. 将相关记录整理并存档，包括操作日志、质量检测结果和细胞产物的收获情况。
以上就是《细胞生物反应器操作规程》，请严格按照规程操作，以确保细胞生物反应器的正常运行和细胞培养的成功。
细胞生物反应器操作规程
细胞生物反应器操作规程1. 引言细胞生物反应器是一种用于细胞培养和生物反应的设备，广泛应用于生物技术、药物研发和生物制造等领域。
为了确保细胞生物反应器的安全运行和实验的顺利进行，制定本操作规程，指导操作人员正确操作细胞生物反应器。
2. 设备准备2.1 细胞生物反应器的准备•检查细胞生物反应器的外观，确保无损坏和杂质•清洗细胞生物反应器，使用无菌纯水和无菌洗涤剂进行彻底清洗•消毒细胞生物反应器，使用适当浓度的消毒液，按照消毒液说明书进行消毒2.2 培养基和试剂的准备•准备所需的培养基和试剂，确保其质量合格和纯度符合要求•按照配方和操作规程正确配置培养基和试剂2.3 实验室环境的准备•检查实验室环境，确保无尘、无菌和温度、湿度适宜•细胞生物反应器与其他实验仪器保持适当的距离，避免相互影响3. 细胞生物反应器操作3.1 细胞接种•准备合适的细胞培养物，确保其活性和纯度•将细胞培养物转移到培养基中，按照所需的细胞密度进行接种3.2 培养条件的设置•根据实验要求，设置适宜的温度、气体和培养基流速等培养条件•确保细胞生物反应器的搅拌速度和通气速度符合要求3.3 监测细胞生长和反应过程•定期监测细胞生长情况，记录生长曲线和细胞密度•注意观察细胞状态、代谢产物和废料的积累情况3.4 维持培养条件•定期检查和调整培养基和试剂的浓度和配比•确保培养基的pH值、温度和氧气浓度稳定在适宜范围内3.5 细胞收获和处理•在适当的时间点，根据实验要求采集细胞样品•使用无菌工具和操作方式，将细胞样品抽取或离心收集4. 维护和清洁4.1 细胞生物反应器的维护•定期检查细胞生物反应器的运行状况，确保无故障和损坏•按照使用说明书和操作要求更换消耗品和零配件4.2 细胞生物反应器的清洁•实验结束后，立即清洗细胞生物反应器，避免污垢和细胞残留物的附着•使用适当的清洗剂和工具进行清洁，保持反应器的干净和无菌状态5. 安全注意事项•操作前请佩戴个人防护装备，如实验手套、口罩和防护眼镜等•操作过程中注意细胞生物反应器和培养基的无菌操作，避免污染•注意消毒液和试剂的正确使用和储存，避免危险和污染•遵守实验室操作规程，注意使用细胞生物反应器时的安全操作6. 总结本操作规程对细胞生物反应器的操作流程和注意事项进行了详细介绍，目的在于规范操作流程，确保实验的顺利进行和实验结果的可靠性。
生物反应器中的细胞培养与调控技术
生物反应器中的细胞培养与调控技术生物制药是一种类似于化学制药的制药方法，其中生物反应器被用于培养和生产生物制品，如药物和生物制剂。
生物反应器是一种专门用于细胞培养的装置，能够允许细胞在特定的条件下进行生长、增殖、表达和分泌目标蛋白，具有重要的医疗和工业应用。
生物反应器中的细胞培养是制药工业的核心技术，其研究涉及工程、生物学、化学等多个学科。
传统上，生物反应器主要是以静态方式进行培养，即培养基加入后不进行搅拌或充氧。
随着科学技术的发展和进步，自动化、微流控和立体打印等技术的引入，生物反应器在细胞培养和调控方面取得了非常重大的进展。
1.细胞培养技术（1）动态培养动态培养是一种常用的细胞培养方法，它可以通过控制搅拌速度，来保证培养的均一性与氧气的供给。
在动态培养中，动态增殖的并不是整个细胞，而是一部分活跃的细胞。
通过合适的搅拌速度、合适的密度以及合适的补充物质，可以达到最大的培养效果。
（2）静态培养静态培养是一种不使用机械搅拌的培养方法，主要是通过培养皿中的气体交换来保持细胞活性和生长。
这种方法主要适用于生长速度不是很快的细胞，比如一些CNS细胞、成肌细胞等。
2.细胞调控技术（1）pH调控技术pH是一种重要的运动讯息，它可以通过调节酸碱度，控制生物反应器中细胞的生长、分裂、分泌速率等过程。
一般情况下，细胞培养保持在一个合适的pH值范围内，可以保证其生长速度和代谢活性。
（2）氧气供给技术生物反应器中的细胞养殖需要大量的氧气供给，一般要保持在8-10毫摩尔每升（mmol/L）的水平，否则会影响细胞生长和生产力。
现在一般会采用自动调节系统来实时监测氧气供给量，并对水平进行调整，保证细胞的最佳生长状况。
（3）营养物质供应技术细胞在生物反应器中的生长、分裂、分泌等都需要一定的营养物质支撑，一般情况下，这些营养物质都会在培养基中添加。
目前，一些高科技手段如微流控技术、编程控制等，使得营养物质的供应可以精准地调整，不仅可以更好地促进细胞生长，还可以实现定量分析和研究。
细胞培养技术中的生物反应器设计与优化
细胞培养技术中的生物反应器设计与优化一、引言细胞培养技术是现代生物科学的重要研究领域之一，它广泛应用于生物制药、组织工程、基因工程、癌症治疗等领域。
生物反应器作为细胞培养技术的核心装置，对细胞生长和代谢产物的生产效率有着至关重要的影响。
因此，生物反应器的设计和优化对于提高细胞培养过程中的产量、质量及成本效益具有重要意义。
本文将从生物反应器的设计、运行参数、传热传质效率、流量和搅拌速率等角度，简要介绍细胞培养技术中的生物反应器设计与优化。
二、生物反应器的设计生物反应器是细胞培养的关键装置，其设计需要考虑到包括细胞生长所需物质（培养基、氧气、温度等）的输送，收集代谢产物、对生物环境的监控等方面的因素，其结构也应能够为细胞自由生长提供足够的空间，提高反应器的填充率和细胞密度。
基于细胞类型、目标代谢产物和生产要求等因素选择不同的可控式反应器进行培养。
1.泡沫床反应器泡沫床是一种三维的拓扑结构，具有良好的生长环境和高的细胞密度。
通常，泡沫床反应器用于生产大量微生物单细胞蛋白、基因表达、疫苗和酵母细胞等大量代谢产物的培养。
其基本组成包括冷却器、搅拌器、气、液分布器、床体等。
2.悬浮式反应器悬浮式反应器又称为液体床反应器，是一种单相混合反应器，可以快速混合决定过程和均质悬浮的细胞或微生物。
在新陈代谢过程中应用较广，如单细胞蛋白代谢产物、抗生素的生产、细胞质合成、细胞生长等。
其基本组成包括气体入口、液位控制器、搅拌器、光照、水甲醛等等。
三、细胞培养中反应器运行参数反应器运行参数是细胞培养反应器的关键设定，针对不同的细胞类型、生产要求和目标产物等因素予以调控，能够提高产量、质量、保存生命周期、多样性、市场竞争力等方面的优势，如温度、pH值、氧气、营养等。
1.温度温度是细胞培养过程中的重要参数之一，不同细胞类型的最适生长温度不同，过高或过低的温度会严重影响细胞生长的速率和细胞数量。
在实际研究中，温度通常设置在35℃-37℃之间，为保证培养过程中温度的稳定性和均匀性，应根据反应器的结构进行优化设计。
动物细胞用生物反应器
特性
反应器类型
气升式
通气搅拌式
中空纤维管式
无泡搅拌式
流化床式
培养方式
悬浮
悬浮
贴壁、结团
悬浮
贴壁、结团
细胞的剪切保护
较差
较高
稍底
较好
较高
较低
对细胞的检测和控制
直接
过程控制
容易
扩散限制
无
放大
容易
生产率
较底
下游处理
较难
二、动物细胞培养用生物反应器
（一）生物反应器的特点动物细胞生物反应器是动物细胞产品生产过程中把原料转化为产物的环节，是生化工艺过程的心脏。由于动物细胞与微生物细胞有很大的差异，对体外培养环境有严格的要求，如动物细胞没有细胞壁，非常脆弱，生长缓慢，对培养环境十分敏感。传统的微生物发酵用的反应器不能适用于动物细胞的大规模培养，因而对动物细胞培养用的反应器的设计和过程控制系统提出了特殊的要求。一般地说，一台生物反应器的设计必须满足如下要求。① 生物因素：必须有很好的生物相容性，能很好地模拟细胞在体内的生长环节。② 化学因素：必须提供足够的停留时间，完成所需要的转化度，符合过程反应动力学的要求。③ 传质因素：对非均相反应，反应过程往往可能被反应底物的扩散速率制约，而不是被反应动力学所控制，因此，必须满足物质传递的要求。④ 传热因素：有能力除去和加入反应过程的热量，无过热点。⑤ 安全因素：能有效地隔离有毒害的反应物和产物，有优良的防污染性能。⑥ 操作因素：便于操作和维修。
生物反应器在细胞培养和生产上的应用
生物反应器在细胞培养和生产上的应用随着科技的不断发展和人们对健康需求的不断提高，细胞培养和生产的需求也在不断增加。
为了满足这些需求，生物反应器被广泛应用于细胞培养和生产中，在这些领域发挥着重要的作用。
1. 生物反应器的概念与分类生物反应器是一种用于细胞培养或化学反应的设备，可以提供相应的营养和环境条件，使细胞或化学物质能够稳定、高效地生长和产生目标产物。
根据规模和类型，生物反应器可以分为多种类型，如常见的培养皿、摇床、旋转式培养器、批式反应器、连续式反应器、半连续式反应器、移动床柱反应器等。
2. 生物反应器在细胞培养中的应用细胞培养是将细胞转变为体外生长环境中，利用合成培养基、生长因子等提供营养和环境条件，使其生长和繁殖。
生物反应器在细胞培养中的应用广泛，可以大大提高细胞生长和产量。
对于某些细胞，如大肠杆菌、酵母等，简单的培养皿或摇床可以满足其生长需要。
但是对于大多数哺乳动物细胞，由于其要求较高的培养条件，如恒温、适宜的通气量、络合气体水平等，因此需要使用更加复杂的生物反应器进行培养。
常见的哺乳动物细胞培养使用的反应器包括旋转式培养器、批式反应器等。
3. 生物反应器在生产中的应用生物反应器在生产中的应用主要是针对微生物和动物细胞等生物体的产物生产。
在生产领域，通过调控反应器的环境条件，如温度、搅拌速度、通气量、营养物质等，可以提高生物体的生长速度和产物产量。
微生物发酵是生物反应器生产中的一个重要领域，应用广泛。
通过适当的调控生长环境，如pH等，可以使微生物在反应器中高效生长，并产生大量的目标产物，如酒精、酸奶、发酵豆浆等。
而对于动物细胞产生的目标蛋白质或其他化学物质，就需要更加复杂的生物反应器进行生产，如滤泡生物反应器、连续式反应器、固定床生物反应器等。
4. 生物反应器应用的优势和局限性生物反应器应用的优势主要体现在其对细胞培养和生产的控制能力。
通过调节反应器的环境条件，可以使细胞或生物体在最适合的条件下进行生长和产生产物，从而提高生产效率和质量，并降低生产成本。
生物反应器技术的应用
生物反应器技术的应用在现代生物科技领域，生物反应器是一个至关重要的工具，它是一种能够模拟自然界生物过程的人造设备，用来培养、维持生物体、微生物、细胞等生物材料的种植和发育的机器。
在近年来，随着生物工程技术的发展和应用，生物反应器已经成为一种重要的科技手段，被广泛应用于生物基因工程、微生物发酵、制药等领域，对人类健康事业、食品生产等多个方面产生了深刻的影响。
生物反应器概述生物反应器是一种工程设备，其功能是提供一种适宜的环境和场所，使生物体、微生物、细菌等生物材料能够正常生长和发育。
生物反应器的主要部件包括反应器本体、搅拌器、气体增加装置、离心机等。
反应器本体的构成主要包括反应器柱体、反应器罩和反应器轴等，通常是由不锈钢或其他材质制成，具有高强度、不易生锈的特点。
搅拌器则能够提供足够的氧气和营养物质，以促进生物体或微生物的增殖，从而实现她们的长期生长与发育。
气体增加装置则能够根据反应器内气体的需要自动进行释放气体或增加压力，从而保证反应器内的恒定气体环境，提高反应器的工作效率和稳定性。
离心机则是对生物反应器中培养好的细胞、微生物等生物材料进行离心分离，分离其有效成分，并将其提取出来，用于后续的生产加工、分析等操作。
生物反应器分类按照生物反应器中介质物质不同分类，可以将生物反应器分为液体生物反应器和固体生物反应器，其中液体生物反应器应用更为广泛。
液体生物反应器主要应用于细胞、蛋白质等大分子物质的培养，以及微生物发酵等领域。
按照反应器的体积大小，液体生物反应器通常可以分为微型反应器、小型反应器、中型反应器和大型反应器等。
微型反应器的体积通常不到1毫升，主要用于在实验室中进行生物材料的初步筛选，小型反应器一般在1~100升之间，主要用于生产中较小批量的生物材料生产。
中型反应器的体积在100~5000升之间，主要用于中等批量的生物材料生产，以及研究性项目中的规模制备。
大型反应器的体积在5000~30000升之间，主要用于工业规模生产，能够应对大规模生产所需的产出量。
美国Wave摇袋式细胞培养生物反应器
BASE 20/50EHT
0.1 L-25 L 速度/角度控制 温度控制 通气
WAVEPOD CO2MIX O2MIX DO PH LOADCELL DUAL AIR/TEMP
BASE 200EH
5 L-100 L 速度/角度控制 温度控制 通气
单克隆抗体 WAVE 生物反应器广泛应用于单克隆抗体的 生产。起始培养体积很小，随着细胞数增高 随时添加新鲜的培养基。这确保了接种体无 需转移就可以放大。
已经运行过从 100 ml 到 580 L 的培养，细胞 密度超过1 × 107细胞/ml而生产能力和目标 产品质量与搅拌罐生物反应器相当。溶氧浓 度不是限制因素，可保持超过50%的饱和度。
世界首创技术的列表第一款可升级放大的一次性生物反应器第一款用于大规模病毒生产的一次性生物反应器第一款用于自体治疗的符合cgmp商业化生产的一次性大规模生物反应器第一款用于大规模贴壁细胞培养的一次性生物反应器第一款内部带有灌注过滤器的一次性生物反应器第一款用于细胞和基因治疗的一次性生物反应器第一款用于大规模植物培养的一次性生物反应器第一款用于微生物培养的一次性生物反应器适用于不同细胞种类和应用的动物植物昆虫大批量培养方法和技术支持第一款可重复使用的毛细管溶氧和ph探头第一款用于波浪细胞袋的氧气发生器第一款自动化灌注控制系统第一款用户定制的一次性生物反应器第一款用于疫苗生产的低成本一次性生物反应器第一款重复使用和校准的光纤溶氧探头第一款混合体积500升袋状混合系统第一款袋状不需要水浴加热的冻融系统第一款认证过的全自动无菌接管机第一款自动化热塑管封口机第一款可焊接大口径充满液体管道的无菌接管机第一款全封闭多用混合器适用不同密度液体混合粉末混合flexmixer可放大到600l首创的高通量一次性反应器创新我们很高兴同wave公司合作进行大流行流感疫苗和季节性流感疫苗生产工艺放大
植物细胞培养的生物反应器
• 1、机械搅拌式生物反应器 • 2、鼓泡塔生物反应器 • 3、气升式生物反应器 • 4、转鼓式生物反应器 • 5、固定化细胞生物反应器 • 6、各种生物反应器性能比较
• 植物细胞的发酵培养借鉴了微生物发酵的经验， 但植物细胞和微生物相比存在着很多差异：植物 细胞的直径为10m-100m，比细菌和真菌细 胞大10-100倍；植物细胞的纤维素壁具有较差 的抗剪切能力；植物细胞的呼吸率低，对氧的需 求也低。此外，植物细胞培养生物反应器的设计 与各类植物细胞的不同生理特征和代谢方式有关， 同时也与培养方式相联系。
• 反应器的选择取决于生产细胞的密度、通气量以 及所提供的营养成分的分散程度。
• 根据通气和搅拌系统的类型可将生物反应器分为 以下几类： ①摇瓶 ②搅拌型生物反应器 ③环流生物反应器和鼓泡塔生物反应器
• 提高植物细胞生产率需要： （1）增加细胞浓度 （2）高活力细胞 （3）适度剪切和混合
1、机械搅拌式生物反应器
4、转鼓式生物反应器
优点：转动促进氧及营养物的混合。 设置挡板有助于提高氧传递。
缺点：难以大规模操作，放大困难。
5、固定化细胞生物反应器
优点：①保护细胞免受剪切。 ②固定化细胞可重复使用。 ③易于高密度培养。 ④细胞间接触良好。 ⑤减少遗传不稳定性。 ⑥易于连续化操作。
先决条件：使细胞代谢产物分泌到胞外。
植物细胞反应器的选择
• 综合考虑因素： （1）供氧能力及气泡分散程度。 （2）剪切力的影响。 （3）高密度培养液的混合程度。 （4）温度、pH及营养物浓度的控制能力。 （5）细胞团大小的控制能力。 （6）易于放大。
• 优点：反应器中温度、pH、溶氧及营养物浓度易 控制。
缺点：剪切力损伤细胞。
动物细胞生物反应器的种类和特点
动物细胞生物反应器的种类和特点下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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细胞培养用生物反应器细胞培养用生物反应器2010年12月22日1、发展大规模细胞培养及其生物反应器借助于细胞培养进行各种产品生产已是我国生物技术产业化的重要组成部分，涉及医药、化工、轻工、食品、农业、海洋、环保等行业。
培养的细胞不仅只是微生物，用于生物技术产品生产的动物细胞、植物细胞和藻类细胞大规模培养已引起了大家重视，显露出令人鼓舞的前景。
而且随着生物技术的发展，在人类今后发现的一切具有生物活性的物质都可以借助于细胞培养方法得到。
它们可以是细胞代谢产物、生物转化、酶或某基因表达产物。
此外，随着人类社会经济发展，如果没有基于科技进步的大力开发，能源和资源将难以支撑人类社会进一步发展的目标，人类社会的发展必须将基于碳氢化合物的经济转变为基于碳水化合物的经济。
这种能源结构和资源结构的转变将直接关系到我国经济的可持续发展，社会的稳定、和国家安全。
解决上述问题的最有效方法就是发展工业微生物，只有工业微生物才能将来源于太阳能的可再生资源碳水化合物转变为现代社会所需要的化工原料和能源。
显而易见，要进行这些产品的生产，无不涉及到细胞代谢与大规模培养研究。
为了提高生产水平，除了获得高生产能力的细胞株外，生物反应器是重要的核心技术，必需提供有利于生物过程研究的装置技术和高效节能的生产装置。
但是在生物技术产业化平台中，细胞大规模培养技术等中下游技术是我国最薄弱的技术环节之一，以我国生物医药等领域产业化来说，与先进国家的差距是全面的。
滞后的一个重要原因之一就是缺乏相配套工艺的工业化放大技术研究和相应的装备技术支撑。
例如以哺乳类细胞培养技术来看，西方国家基因工程抗体的开发已经进入大规模细胞反应阶段，细胞工程研究规模已经达到1000L以上，基因工程抗体的生产反应系统最大规模达到20000L以上。
相形之下，我国多数药物开发单位的细胞反应规模仍停留在2-30L规模，100L 的培养技术还不稳定，长期以来都是照抄照搬国外的技术和进口国外设备。
国内只能生产一些低档装置, 仅靠科研成果模仿和基础科学的跟随。
与其他各行业的装备制造业一样，生物反应器为生物技术产业再生产和扩大再生产提供共性技术和关键技术，它的发展水平也反映了国家在科学技术、工艺设计、材料、加工制造等方面的综合配套能力。
装备制造业和商品化的迫切性可以归纳为如下几点：l 每年有大量的从摇瓶到不同大小的实验室生物反应器进行生物技术的实验室研究或中试放大的项目，这些项目有的已购买设备，但需要维修，有的则需新添有关装置。
l 每年有相当数量的生物技术工程项目投入，需要大量的用于生产的生物反应器，传统生物技术的生物反应器一般体积较大（几十M3到上百M3），而现代生物技术所需的反应器装置体积较小，但技术要求高。
l 随着不同产品过程优化与放大技术研究的进展，迫切需要新设计原理的生物反应器发挥作用。
由此，必需有不断更新技术的生物反应装置推向市场，或者对现有生物反应器生产装置进行新技术改造，这也是包括制药、食品、轻工在内的传统产业现代生物技术改造的主要内容之一。
l 随着生物技术的发展，需要性能更高的生物反应器，例如哺乳类动物细胞大规模培养是当前高附加值的糖基化活性蛋白医药产品的发展趋势，如何开发适应动物细胞特殊需要的生物反应器并商品化就成为迫切需要解决的问题。
l 生物反应器产业是集中各种高技术含量的机电一体化产品，不能简单的认为是一种机械加工与仪表的结合。
随着计算机软硬件技术进展、以及传感技术、化学工程的流型研究技术及其他元器件等技术进步，最后通过生物反应器技术设计实现更新换代，才能形成对生物技术产业化的贡献。
由此可见，建设一个有多种技术支撑的，与生物技术产业化研究密切关联的商品化生物反应器生产，形成生物技术产业的支撑体系和产业链己经是我国发展生物技术产业必不可少的重要措施。
2、生物反应器产业的产品特点(1) 产值不大作用大生物反应器产业本身很难有每年达数十亿元的产值，但其在生物技术产业链中却起着再生产和扩大再生产的作用，达上百亿元以上。
有时一个新的生物反应器技术的应用和推广，就可能促进某一生物技术产品的产业化形成，提高生产能力，或降低生产成本，可节约能耗达数十亿元之巨。
(2) 产品多样性目前用于生产的细胞和生物材料有微生物、动植物细胞、藻类、各种酶类等。
不同细胞或酶有不同特点，因而有不同生物反应器设计要求。
生物反应器种类有气升式反应器和机械搅拌反应器；常规反应器和光生物反应器；好氧和厌氧反应器；液体深层培养反应器和固体发酵反应器；根据不同机械结构划分的反应器；不同控制原理划分的反应器等。
此外，生物反应的规模也可由几十毫升到上百M3不等。
由此可见，很难规定几个通用产品进行大批量生产，大多数用户根据自己的研究或生产特点，提出不同的定货要求，反应器研制厂家必需有足够的技术力量和经验进行非定型化设计，以满足用户要求。
(3) 生物过程优化与放大技术具有先进的生物过程优化和放大能力是生物反应器设计的核心技术。
由于在生物反应器中所发生的反应是在分子水平的遗传特性、细胞水平的代谢调节和反应器工程水平的混和传递等多尺度（水平）上发生的。
因此，如何利用生物反应器中的多参数检测技术和在线计算机控制与数据处理技术，把细胞在反应器中各种表型数据与代谢调控有关的基因结构研究关联起来，是反应器过程优化与放大的重要内容，也是当前国内外竞相发展的具有原创性的知识产权技术，对促进生物技术产业化发展具有重要意义。
由此可见，提供包含以上功能并具有自主知识产权的商品化生物反应器应是我国生物反应器产业的重点之一。
(4) 生物技术发展要求性能更高的生物反应器为了适应各种生物技术的实验室成果向产业化转化的需要，对生物反应器的性能要求愈来愈高，目前主要表现为：l 用于基因工程高密度高表达，符合GMP标准的生物反应器以及一些新技术的应用等。
其中关于供氧问题，快速升温、SIP自动灭菌、CIP自动清洗、机械密封、排气处理、取样处理等问题以及培养液成份的流动注射分析（FIA）分析等都需很好解决。
l 哺乳类动物细胞大规模培养是当前生产高附加值的糖基化活性蛋白医药产品的重要发展趋势。
根据动物细胞无细胞壁，对剪切极端敏感，在细胞生长控制上，要防止细胞分化和细胞凋亡，有时还要考虑对产品糖基化质量的要求。
所以反应器要具备低剪切效应，混合性能好等特点，要提供细胞形态在线观察和活细胞数量的传感技术，严格控制反应器的操作条件以及有关防污染的灌注系统、取样系统等都需要研究解决。
l 用于细胞过程生理特性和过程传递特性研究的生物反应器研制，其中主要解决用于过程分析的各种传感器选型研制和数据处理软件包的研制。
特别是近年来随着微生物基因组测序和系统生物学研究工作的深入展开，发酵过程检测与控测已经从基于参数传感技术的反馈控制发展为以信息处理为基础的生物过程检测与分析。
各种谱分析与生物反应器实验数据关联起来，提供各种表型数据具有重要意义。
因而对反应器设计提出了新的要求。
l 随着生物技术在各领域的推广应用，用于海洋藻类、微生物肥料、微生态饲料、环境污染处理等大规模细胞培养需要***度低造价的生物反应器。
特别是近年来利用生物质生产燃料乙醇等能源物质的战略部署，需要应用大型高效节能生物反应器降低生产成本。
(5) 产品型号更新换代与部件技术研究生物反应器是多专业技术发展的综合体，由于反应器零部件技术的进步，必须及时更新产品设计，为用户提供性能更好且价格合理的反应器产品。
这些零部件技术包括计算机软硬件技术、各种传感技术、反应器流型设计，新机械结构和材料等等。
此外，随着信息处理技术的发展，如何实现大批量数据处理、贮存与通信，把生物信息学与过程信息结合起来实现复杂生物系统的分析与控制，也以软件包的形式逐渐从实验室研究走向商品化。
产品生产的标准化、规范化作为商品化装置的市场化，建立生物反应器生产标准，实施IS09001管理是发展生物反应器产业的重要内容，只有这样才能提供合符用户要求及质量稳定的产品。
主要内容有：l 产品装置成套加工的工艺技术路线的确定与质量控制研究。
在生物反应器制造过程中，如材料、焊接、表面处理、零部件机加工、外购件、易耗品…、直到安装流程工艺、器材仓库管理…等都要严格实施质量检验；l 原材料、半成品、成品标准等的确立与实施。
如有关传感器及一些如空气过滤器、阀件、质量流量计等关键部件的测试标准的建立与研究，整机性能测试标准的建立与研究；l 产品质量过程控制程序的确立与实施等；整机性能测试标准的建立与研究。
高品质的售后技术支持由于生物反应器中的反应是在基因、细胞和反应器工程水平上多尺度发生的，因而真正利用生物反应器实现过程优化是有难度的，从理论到实践的提高，并进一步在生物技术产品生产中发挥作用，需要有一个过程，应该把售前宣传和售后服务等与整体应用技术提高结合起来才能取得好的效果。
3、我国发展生物反应器产业的现状和今后发展3.1 现状我国生物反应器的研究一直受到国家有关部门的重视，在国家攻关“七五”、“八五”期间先后立题，并集中国内有关单位攻关，解决了在生物反应器研制中的几个关键技术问题，并形成了早期产品。
但由于计划经济时代国家攻关计划与产品开发脱节，再由于当时国内配套基础差，以及各种体制和观念上的问题，严重影响产品质量，故长期来未能在我国形成规模化的产业。
我国商品化生物反应器的市场相当大的一部分被几家国外公司占领。
主要有德国B.Braun、美国NBS、瑞士Bio Engineering、***丸菱以及韩国等，占据了我国市场的70%左右以上。
近年来，国内有关生物反应器产业发展较快，有关产品生产的公司企业已达十多家，在这些公司的努力下，一改过去基本由国外产品统治国内市场的局面，特别在低端产品上已基本由国内控制。
但是这些公司大都主要从事中低档产品生产，企业技术力量以仿制为主，着重于以降低生产成本为目标的零部件替换研究，虽然产品的标准有所下降，但也能满足一般用户的需要，特别对生物技术产业刚起步的或优化放大要求不高的企业或教学单位，低价的产品己可以适应他们的要求。
但是对一些性能要求高的商品化生物反应器，如SIP自动灭菌与CIP清洗的全自动生物反应器、生物反应器的自动取样与分析系统等，一些重要器件如耐高温灭菌的隔膜阀的抗疲劳、抗澎胀性以及器件加工工艺与标准都有差距，特别是一些符合GMP要求的高端生物技术产品所需的装备或成套设备主要还是由国外公司提供。
由于这些国内公司缺乏生物过程技术的研究力量以及工艺、工程、装备一体化的研究体系，因而不能随着生物技术发展有同步生物反应器的开发能力，例如对于大规模动物细胞生物反应器，至今国内还没有符合要求的定型产品推出。
此外，对与生物技术深度结合的高度自动化的实验室装置缺乏试制能力，因而只能是简单的外型仿制和跟踪，缺乏创新的自主知识产权产品。