一、藥廠設計之植物細胞生物反應器
(1)機械攪拌式生物反應器
機械攪拌式生物反應器用于植物細胞培養(yǎng)的優(yōu)點是混合程度高、適應性廣,但由于植物細胞壁對剪切耐受性差,因此攪拌式反應器容易損傷細胞,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器,包括改變攪拌槳形式、葉輪結構和類型、攪拌轉速、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。氣升式生物反應器結構簡單,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器外,鼓泡式反應器、填充床反應器、流化床反應器、膜反應器以及光生物反應器也被用于植物細胞培養(yǎng)。
二、藥廠設計之動物細胞生物反應器
(1)氣升式生物反應器
氣升式生物反應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)式氣升式反應器,氣體混合物從底部的噴射管進入反應器的導流管,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器
中空纖維管生物反應器既可培養(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器的缺點是如果因操作不當而污染雜菌,將會使整個裝置因無法滅菌而報廢。
(4)通氣攪拌生物反應器
根據(jù)動物細胞培養(yǎng)的特點,要求攪拌器轉動時產(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器,如動物細胞微載體懸浮培養(yǎng)反應器、錐形動物細胞反應器等。
除上述三種生物反應器外,多層平板式生物反應器、多層圓盤式生物反應器、多層托盤式生物反應器、流化床反應器等也被用于動物細胞培養(yǎng)。
三、藥廠設計之固定化酶和固定化細胞生物反應器
(1)間歇式攪拌反應器
間歇式攪拌反應器主要用于游離酶反應。將酶與底物一起加入反應器內(nèi),控制反應條件,待達到預期轉化率后,隨即放料,一般不回收游離酶固定化酶如果使用間歇反應器,則每批反應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器。
(2)連續(xù)流動攪拌反應器
連續(xù)流動攪拌反應器在結構上與間歇式攪拌反應器基本相同,能連續(xù)進出料,且反應器內(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)填充床反應器
目前對固定化酶反應器的研究主要集中在填充床反應器。填充床反應器內(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)流化床反應器
在流化床反應器內(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、傳質目的
(5)循環(huán)反應器循環(huán)反應器
是讓一部分反應液流出,與新加入的底物流入混合液,再進入反應床進行循環(huán)的反應器。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,達到較高的轉化率。當?shù)孜锸遣蝗苄晕镔|時,可以采用循環(huán)反應器。
另外還有其他類型的酶反應器,如連續(xù)流動攪拌罐超濾膜反應器、淤漿反應器、滴流床反應器、氣栓式流動反應器、篩板反應器等。