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一、動物細胞反應器概述：

動物細胞體外培養(yǎng)時，生物反應器是整個培養(yǎng)過程的關鍵設備，為細胞提供了一個適宜的生長環(huán)境，使之快速增殖并形成所需的生物組織制品。由于動物細胞在其形態(tài)結構、培養(yǎng)方法以及所需的力學環(huán)境等方面均不同于微生物細胞，因而傳統(tǒng)的微生物反應器顯然已不適用于動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)，特別是組織工程的需要，促使新型生物反應器的研究與開發(fā)。

二、動物細胞反應器分類及結構特點:

攪拌式生物反應器

攪拌式反應器靠攪拌槳提供液相攪拌的動力，它有較大的操作范圍、良好的混合性和濃度均勻性，因此在生物反應中被廣泛使用。但由于動物細胞沒有細胞壁的保護，因此對剪切作用十分敏感，直接的機械攪拌很容易對其造成損害，傳統(tǒng)的用于微生物的攪拌反應器用作動物細胞的培養(yǎng)顯然是不合適的。所以，動物細胞培養(yǎng)中的攪拌式反應器都是經(jīng)過改進的，包括改進供氧方式、攪拌槳的形式及在反應器內加裝輔件等。

供氧方式的改進

一般情況下攪拌式反應器還常伴有鼓泡，為細胞生長提供所需氧分。由于動物細胞對鼓泡的剪胞生長提供所需氧分。由于動物細胞對鼓泡的剪切也很敏感，所以人們在供氧方式的改進上做了許多工作。籠式供氧是攪拌式供氧方式的一種，即氣泡用絲網(wǎng)隔開，不與細胞直接接觸；反應器既能保證混合效果又有盡可能小的剪切力，以滿足細胞生長的要求。北野昭一報道了一個經(jīng)過改進的攪拌式，整體呈梨形，攪拌置于反應器底部，在攪拌軸外裝了一個錐形不銹鋼絲網(wǎng)與攪拌軸一起轉動。軸心處的鼓泡管在絲網(wǎng)內側鼓泡，絲網(wǎng)外側的細胞不與氣泡直接接觸。

攪拌槳的改進

攪拌槳的形式對細胞生長的影響非常大，這方面的改進主要考慮如何減小細胞所受的剪切力。有人對攪拌槳的形式作了改進，并在反應器內加裝了輔件，實驗證明改進后的反應器適用于對剪切力敏感的細胞進行高密度培養(yǎng)。反應器采用了一個雙螺旋帶狀攪拌槳，頂部的法蘭蓋上安裝了3塊表面擋板。每塊擋板相對于徑向的夾角為30°，垂直插入液面。擋板的存在減小了液面上的旋渦。這個反應器維持了較小的剪切力，實驗中用于昆蟲細胞的培養(yǎng)， 終的培養(yǎng)密度達到6×106個/mL，成活率在98%以上。

非攪拌式生物反應器

攪拌式生物反應器用于動物細胞培養(yǎng)存在的 大缺點是剪切力大，容易損傷細胞，雖然經(jīng)過各種改進，這個問題仍很難避免。相比之下，非攪拌式反應器產(chǎn)生的剪切力較小，在動物細胞培養(yǎng)中表現(xiàn)出了較強的優(yōu)勢。

（1）填充床反應器填充是在反應器中填充一定材質的填充物，供細胞貼壁生長。營養(yǎng)液通過循環(huán)灌流的方式提供，并可在循環(huán)過程中不斷補充。細胞生長所需的氧分也可以在反應器外通過循環(huán)的營養(yǎng)液攜帶，因而不會有氣泡傷及細胞。這類反應器剪切力小，適合細胞高密度生長。

（2）中空纖維反應器中空纖維反應器由于剪切力小而廣泛用于動物細胞的培養(yǎng)。這類反應器由中空纖維管組成，每根中空纖維管的內徑約為200μm，壁厚為50～70μm。管壁是多孔膜，O2和CO2等小分子可以自由透過膜擴散，動物細胞貼附在中空纖維管外壁生長，可以很方便地獲取氧分。

（3）氣升式生物反應器氣升式生物反應器(airliftbioreactor)也是實現(xiàn)動物細胞高密度培養(yǎng)的常用設備之一，其特點是結構簡單，操作方便。有人在氣升式反應器中利用微載體培養(yǎng)技術，研究了Vero細胞高密度培養(yǎng)的工藝條件。證明氣升式反應器中懸浮微載體培養(yǎng)Vero細胞，在加入適量保護劑、營養(yǎng)供應充足的情況下，細胞可以正常生長至長滿微載體表面，終密度可達1.13×106個/mL。

三、技術指標

容積 500L / 1000L / 2500L / 3500L / 7500L / 10000L

設計壓力罐體為 0.30MPa，夾套為 0.30Mpa

罐體材質罐體 316L 不銹鋼、夾套 304 不銹鋼

清洗、滅菌方式 CIP 自動清洗、SIP 自動滅菌

攪拌控制 磁力傳動機械攪拌，變頻調速為（10～100）rpm

罐內溫度 37℃±0.2℃，自動控制

pH 控制 2～12pH±0.02，自動控制

DO 控制 0～200%±3%空氣飽和度，自動控制

液位控制 誤差±0.1~0.2%，可控

細胞密度 在線測量與實時顯示，誤差±5%

細胞代謝活性在線測量與實時顯示，誤差±5%

進氣系統(tǒng)能提供 O2、N2、壓縮空氣、CO2 等氣體自動混合控制

遠程數(shù)字 監(jiān)控系統(tǒng)

液晶觸摸屏顯示 pH、DO、壓力、溫度、通氣量

參數(shù)智能設置，歷史數(shù)據(jù)查詢與分析

貯存、統(tǒng)計、打印各批數(shù)據(jù)和報表

動態(tài)顯示采樣數(shù)據(jù)、曲線、運行狀態(tài)

自動控制軟件 針對用戶培養(yǎng)體系定制化需求的人工智能控制軟件

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