一、藥廠設(shè)計之植物細胞生物反應(yīng)器
(1)機械攪拌式生物反應(yīng)器
機械攪拌式生物反應(yīng)器用于植物細胞培養(yǎng)的優(yōu)點是混合程度高、適應(yīng)性廣,但由于植物細胞壁對剪切耐受性差,因此攪拌式反應(yīng)器容易損傷細胞,直接影響細胞的生長和代謝,對次級代謝產(chǎn)物造成的影響更大。所以要通過研究攪拌式反應(yīng)器,包括改變攪拌槳形式、葉輪結(jié)構(gòu)和類型、攪拌轉(zhuǎn)速、空氣分布器等,在盡量減少剪切力產(chǎn)生的同時,滿足供氧和混合的要求。
(2)氣升式生物反應(yīng)器
由于植物細胞生長緩慢,一般代謝約20~120h,甚至10~20d。因此植物細胞培養(yǎng)時防止污染極為重要。氣升式生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單,沒有泄漏點,也不存在死角,較適合于植物細胞的培養(yǎng)
除上述兩種生物反應(yīng)器外,鼓泡式反應(yīng)器、填充床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、膜反應(yīng)器以及光生物反應(yīng)器也被用于植物細胞培養(yǎng)。
二、藥廠設(shè)計之動物細胞生物反應(yīng)器
(1)氣升式生物反應(yīng)器
氣升式生物反應(yīng)器可用于動物細胞培養(yǎng),特別是用于生產(chǎn)次級代謝產(chǎn)物的分泌型細胞等收到良好的效果如雜交瘤細胞。動物細胞一般采用內(nèi)循環(huán)式氣升式反應(yīng)器,氣體混合物從底部的噴射管進入反應(yīng)器的導(dǎo)流管,中央主體溶液密度低于外部區(qū)域,從而形成循環(huán),不僅起混合作用,而且還能混合氣體供氧。
(3)中空纖維管生物反應(yīng)器
中空纖維管生物反應(yīng)器既可培養(yǎng)懸浮生長的細胞,又可培養(yǎng)貼壁依賴性細胞,密度可高達10/ml數(shù)量級。這種反應(yīng)器已用于多種細胞培養(yǎng)和生產(chǎn)分泌產(chǎn)物。中空纖維管生物反應(yīng)器的缺點是如果因操作不當(dāng)而污染雜菌,將會使整個裝置因無法滅菌而報廢。
(4)通氣攪拌生物反應(yīng)器
根據(jù)動物細胞培養(yǎng)的特點,要求攪拌器轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的剪切力小、混合性能好。圍繞這兩項要求,目前已開發(fā)了不少攪拌生物反應(yīng)器,如動物細胞微載體懸浮培養(yǎng)反應(yīng)器、錐形動物細胞反應(yīng)器等。
除上述三種生物反應(yīng)器外,多層平板式生物反應(yīng)器、多層圓盤式生物反應(yīng)器、多層托盤式生物反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器等也被用于動物細胞培養(yǎng)。
三、藥廠設(shè)計之固定化酶和固定化細胞生物反應(yīng)器
(1)間歇式攪拌反應(yīng)器
間歇式攪拌反應(yīng)器主要用于游離酶反應(yīng)。將酶與底物一起加入反應(yīng)器內(nèi),控制反應(yīng)條件,待達到預(yù)期轉(zhuǎn)化率后,隨即放料,一般不回收游離酶固定化酶如果使用間歇反應(yīng)器,則每批反應(yīng)都要從流出液中用過濾或離心法分離出產(chǎn)物和固定化酶。由于酶經(jīng)反復(fù)循環(huán)會喪失活性,目前固定化酶已很少采用間歇式攪拌反應(yīng)器。
(2)連續(xù)流動攪拌反應(yīng)器
連續(xù)流動攪拌反應(yīng)器在結(jié)構(gòu)上與間歇式攪拌反應(yīng)器基本相同,能連續(xù)進出料,且反應(yīng)器內(nèi)各組成成分可以得到充分混合,并與流出液組成一致。其缺點是剪切力較大,容易引起固定化酶的破壞。
(3)填充床反應(yīng)器
目前對固定化酶反應(yīng)器的研究主要集中在填充床反應(yīng)器。填充床反應(yīng)器內(nèi)液體的流動形態(tài)接近于平推流流型底物的流動可以向下流動、向上流動和循環(huán)流動.
(4)流化床反應(yīng)器
在流化床反應(yīng)器內(nèi),底物溶液以足夠大的流速向上通過固定化酶層,使固體酶顆粒處于流化狀態(tài),達到良好的傳熱、傳質(zhì)目的
(5)循環(huán)反應(yīng)器循環(huán)反應(yīng)器
是讓一部分反應(yīng)液流出,與新加入的底物流入混合液,再進入反應(yīng)床進行循環(huán)的反應(yīng)器。它可以提高液體的流速和減少底物向固定化酶表面?zhèn)鬟f的阻力,達到較高的轉(zhuǎn)化率。當(dāng)?shù)孜锸遣蝗苄晕镔|(zhì)時,可以采用循環(huán)反應(yīng)器。
另外還有其他類型的酶反應(yīng)器,如連續(xù)流動攪拌罐超濾膜反應(yīng)器、淤漿反應(yīng)器、滴流床反應(yīng)器、氣栓式流動反應(yīng)器、篩板反應(yīng)器等。