常見的生(sheng)物反(fan)應器(qi)規(gui)模(mo)放(fang)大策(ce)略(lve)

 生物反(fan)應器(qi)是生(sheng)物技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)中用(yong)於細(xi)胞(bao)培(pei)養、微生物發(fa)酵(jiao)和生物制(zhi)藥等(deng)過(guo)程(cheng)的關(guan)鍵(jian)設(she)備(bei)。隨著(zhe)生(sheng)物技(ji)術(shu)的快(kuai)速(su)發(fa)展，將實(shi)驗室規(gui)模(mo)的生(sheng)物反(fan)應器(qi)放(fang)大到(dao)工(gong)業化(hua)生產(chan)規(gui)模(mo)，是生(sheng)物制(zhi)品商(shang)業化(hua)進(jin)程(cheng)中的重(zhong)要壹(yi)步。這(zhe)裏(li)介紹(shao)幾種(zhong)常見的生(sheng)物反(fan)應器(qi)規(gui)模(mo)放(fang)大策(ce)略(lve)，帶您(nin)了(le)解這(zhe)壹(yi)過(guo)程(cheng)中的挑(tiao)戰與解決(jue)方(fang)案(an)。
壹(yi)、什(shen)麽是(shi)生物反(fan)應器(qi)規(gui)模(mo)放(fang)大？
生(sheng)物反(fan)應器(qi)規(gui)模(mo)放(fang)大，是(shi)指(zhi)在(zai)保持(chi)生物過(guo)程(cheng)穩(wen)定(ding)性(xing)和產(chan)物質量(liang)的前(qian)提(ti)下，將實(shi)驗室小(xiao)規(gui)模(mo)生物反(fan)應器(qi)的操(cao)作參(can)數(shu)和設(she)計(ji)放(fang)大到(dao)中試規(gui)模(mo)、甚(shen)至工業(ye)化(hua)生產(chan)規(gui)模(mo)的過(guo)程(cheng)。這(zhe)壹(yi)過(guo)程(cheng)涉(she)及(ji)到(dao)反(fan)應器(qi)的設(she)計(ji)、操(cao)作條件的優化(hua)、過(guo)程(cheng)控制(zhi)策略(lve)的調(tiao)整(zheng)等(deng)多(duo)個(ge)方面(mian)。
二、生(sheng)物反(fan)應器(qi)規(gui)模(mo)放(fang)大的挑(tiao)戰
1. 混合效率(lv)：隨(sui)著(zhe)反(fan)應器(qi)體積(ji)的增(zeng)大，混合效率(lv)成為(wei)壹(yi)大挑(tiao)戰，直接影(ying)響(xiang)細(xi)胞(bao)的生(sheng)長(chang)和代謝。
2. 傳(chuan)質和傳(chuan)熱：大規(gui)模(mo)反(fan)應器(qi)中，傳(chuan)質和傳(chuan)熱問(wen)題更加突(tu)出，影響(xiang)反(fan)應器(qi)的性(xing)能(neng)。
3. 氧氣(qi)傳(chuan)遞：大規(gui)模(mo)反(fan)應器(qi)中，氧(yang)氣(qi)的傳(chuan)遞效率(lv)降低(di)，可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)細(xi)胞(bao)缺(que)氧。

4. 過(guo)程(cheng)控制(zhi)：隨著(zhe)規(gui)模(mo)的增(zeng)大，過(guo)程(cheng)控制(zhi)變(bian)得更加復雜(za)，對(dui)控制(zhi)系統(tong)的要求更高。

三、生物反(fan)應器(qi)規(gui)模(mo)放(fang)大策(ce)略(lve)
1. 尺度(du)放(fang)大策(ce)略(lve)
（1）幾何(he)相似放(fang)大：保(bao)持(chi)反(fan)應器(qi)的形(xing)狀(zhuang)和尺寸(cun)比(bi)例(li)不(bu)變(bian)，直接(jie)按(an)比(bi)例(li)放(fang)大。這(zhe)種(zhong)方法適(shi)用於簡(jian)單(dan)幾何(he)形狀的反(fan)應器(qi)，但可(ke)能導(dao)致(zhi)混合效率(lv)下(xia)降。
（2）體積放(fang)大：通(tong)過(guo)增加反(fan)應器(qi)體積(ji)來實(shi)現規(gui)模(mo)放(fang)大，同(tong)時(shi)調整(zheng)反(fan)應器(qi)的設(she)計(ji)，以保(bao)持混合效率(lv)。
2. 參(can)數(shu)優化(hua)策略
（1）操(cao)作參(can)數(shu)優化(hua)：包括(kuo)攪(jiao)拌(ban)速度(du)、通(tong)氣(qi)量(liang)、溫(wen)度(du)、pH值等(deng)，這(zhe)些(xie)參(can)數(shu)需(xu)要根據(ju)放(fang)大後(hou)的反(fan)應器(qi)特性(xing)進(jin)行(xing)調整(zheng)。
（2）培(pei)養基優化(hua)：隨著(zhe)規(gui)模(mo)的增(zeng)大，培(pei)養基的成分和濃度(du)可能(neng)需(xu)要調整(zheng)，以(yi)適(shi)應大規(gui)模(mo)培(pei)養的需(xu)求。
3. 過(guo)程(cheng)控制(zhi)策略(lve)
（1）過(guo)程(cheng)模(mo)擬(ni)：利(li)用(yong)計(ji)算機(ji)模(mo)擬(ni)技(ji)術(shu)，對(dui)生物反(fan)應過(guo)程(cheng)進(jin)行(xing)模(mo)擬(ni)，預測放(fang)大後(hou)的反(fan)應器(qi)性能(neng)。
（2）先進(jin)控制(zhi)技(ji)術(shu)：采用PID控制(zhi)、模(mo)糊控制(zhi)、模(mo)型預測控制(zhi)等先(xian)進(jin)控制(zhi)技(ji)術(shu)，提(ti)高過(guo)程(cheng)控制(zhi)的精(jing)度(du)和穩定(ding)性(xing)。
4. 反(fan)應器(qi)設(she)計(ji)改進(jin)策(ce)略
（1）多級(ji)攪拌(ban)：通(tong)過(guo)設(she)置多級(ji)攪(jiao)拌(ban)系統(tong)，提(ti)高混合效率(lv)，適(shi)用於大規(gui)模(mo)反(fan)應器(qi)。
（2）內(nei)置氣(qi)體(ti)分布(bu)器(qi)：優化(hua)氣(qi)體(ti)分布(bu)器(qi)的設(she)計(ji)，提高氧氣(qi)的傳(chuan)遞效率(lv)。
（3）流(liu)態化(hua)床(chuang)反(fan)應器(qi)：采用流(liu)態化(hua)床(chuang)技(ji)術(shu)，提(ti)高傳(chuan)質和傳(chuan)熱效率(lv)。
四、案例(li)分(fen)析(xi)
以哺乳(ru)動(dong)物細(xi)胞(bao)CHO細(xi)胞(bao)培(pei)養為(wei)例(li)，從小(xiao)試到(dao)工(gong)業化(hua)生產(chan)的規(gui)模(mo)放(fang)大過(guo)程(cheng)中，可(ke)以采用以下策(ce)略(lve)：
1. 在(zai)小(xiao)試階(jie)段(duan)，使用(yong)搖(yao)瓶(ping)或小(xiao)規(gui)模(mo)攪拌(ban)式反(fan)應器(qi)進(jin)行(xing)細(xi)胞(bao)培(pei)養。
2. 進(jin)入(ru)中試階(jie)段(duan)，采用規(gui)模(mo)較(jiao)大的攪(jiao)拌(ban)式反(fan)應器(qi)，同時(shi)對(dui)操(cao)作參(can)數(shu)進(jin)行(xing)優化(hua)。
3. 在(zai)工業(ye)化(hua)生產(chan)階(jie)段，采用大型(xing)攪(jiao)拌(ban)式反(fan)應器(qi)或流(liu)態化(hua)床(chuang)反(fan)應器(qi)，結合自動控制(zhi)技(ji)術(shu)，實(shi)現規(gui)模(mo)放(fang)大。

       生(sheng)物反(fan)應器(qi)規(gui)模(mo)放(fang)大是(shi)生(sheng)物技(ji)術(shu)領(ling)域(yu)的壹(yi)項(xiang)重要技(ji)術(shu)挑(tiao)戰。通(tong)過(guo)采用合適(shi)的放(fang)大策(ce)略(lve)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)在(zai)保持(chi)生物過(guo)程(cheng)穩(wen)定(ding)性(xing)和產(chan)物質量(liang)的同(tong)時(shi)，實(shi)現從小(xiao)試到(dao)工(gong)業化(hua)生產(chan)的跨越(yue)。隨著(zhe)生(sheng)物技(ji)術(shu)的不(bu)斷(duan)進(jin)步，生物反(fan)應器(qi)規(gui)模(mo)放(fang)大策(ce)略(lve)將不(bu)斷(duan)完(wan)善(shan)，為(wei)生(sheng)物制(zhi)品的商(shang)業化(hua)生產(chan)提(ti)供有(you)力(li)支持(chi)。在(zai)這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)中，生(sheng)物工程(cheng)師們(men)將繼(ji)續(xu)探(tan)索更加高效、穩(wen)定(ding)的放(fang)大方(fang)法(fa)，推動生(sheng)物制(zhi)藥行(xing)業(ye)的持(chi)續(xu)發(fa)展。

     細(xi)胞(bao)規(gui)模(mo)化(hua)擴(kuo)大生(sheng)產(chan)工(gong)藝中,DO值是(shi)指(zhi)反(fan)應器(qi)內(nei)的溶(rong)氧(yang)參(can)數(shu)。溶氧(yang)值在(zai)微生(sheng)物發(fa)酵(jiao)罐(guan)和細(xi)胞(bao)培(pei)養發(fa)酵(jiao)罐(guan)中都(dou)顯得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要。楚怡 BioCore-SUB  壹(yi)次(ci)性生物反(fan)應器(qi)動物細(xi)胞(bao)培(pei)養不(bu)銹(xiu)鋼罐(guan) 采用梅(mei)特勒(le)/漢(han)密爾(er)頓系列溶(rong)氧值檢(jian)測(ce)探(tan)頭並(bing)與氧(yang)氣(qi)、氮(dan)氣(qi)、CO2、空(kong)氣(qi)等(deng)四氣(qi)體(ti)轉速(su)級(ji)控制(zhi)系統(tong)結(jie)合PID進(jin)行(xing)關(guan)聯(lian)補償。可(ke)以(yi)準(zhun)確(que)控制(zhi)溶氧(yang)值，精(jing)度(du)達±1%。

      PH傳(chuan)感(gan)器(qi)對(dui)細(xi)胞(bao)培(pei)養來說很重要，楚怡生物反(fan)應器(qi)的所使用(yong)的PH傳(chuan)感(gan)器(qi)為(wei)進(jin)口(kou)梅(mei)特勒(le)系列的數(shu)字(zi)智能(neng)傳(chuan)感(gan)器(qi)，它不(bu)僅(jin)具(ju)有(you)耐(nai)高溫(wen)殺(sha)菌(jun)、適(shi)應CIP清(qing)洗、耐(nai)腐蝕(shi)等特點，此(ci)類(lei)數(shu)字(zi)傳(chuan)感(gan)器(qi)還采用數字的方(fang)式(shi)將測量(liang)信(xin)號(hao)輸(shu)送至變(bian)送器(qi)，從而(er)能夠使(shi)捕(bu)捉(zhuo)到(dao)的信(xin)息(xi)及(ji)時(shi)、準確地反(fan)饋給(gei)處理系統(tong)。通(tong)過(guo)配合PID控制(zhi)系統(tong)可(ke)以使(shi)罐內(nei)的PH值精(jing)度(du)控制(zhi)在(zai)±0.01；

     介於(yu)國外(wai) 生(sheng)物反(fan)應器(qi)采購成本(ben)高昂(ang)，售後(hou)服務(wu)不(bu)便(bian)，型(xing)號固(gu)定(ding)、貨(huo)期長(chang)等因素，我(wo)國自主研發(fa)設(she)備(bei)生產(chan)的發(fa)酵(jiao)罐(guan)目(mu)前(qian)已(yi)廣(guang)泛(fan)應用於菌(jun)種(zhong)篩選(xuan)、菌(jun)種(zhong)生產(chan)、種(zhong)子制(zhi)備等(deng)環節(jie)，壹(yi)些(xie)國內(nei)發(fa)酵(jiao)罐(guan)專業生(sheng)產(chan)商(shang)甚(shen)至可根(gen)據(ju)客戶(hu)要求的尺寸(cun)進(jin)行(xing)定(ding)制(zhi)化(hua)操(cao)作   ,比(bi)如(ru)楚怡除(chu)生(sheng)產(chan)固(gu)定(ding)型(xing)號規(gui)格外(wai)，還(hai)可(ke)以(yi)根據(ju)客戶(hu)要求定(ding)制(zhi)不(bu)同(tong)級(ji)別、規(gui)格的生(sheng)物反(fan)應器(qi) 主要用於(yu)微生(sheng)物培(pei)養、種子制(zhi)備、浮(fu)細(xi)胞(bao)培(pei)養、貼壁細(xi)胞(bao)培(pei)養、微載體(ti)培(pei)養等，實(shi)現了(le)廠(chang)商(shang)直供(gong)，壹(yi)罐(guan)多用，滿足(zu)不(bu)同(tong)的用(yong)戶(hu)需(xu)求。蘇州阿(e)爾法生物還同(tong)時提供(gong)免費的安(an)裝服(fu)務(wu)、免費技(ji)術(shu)支持(chi)、免費操(cao)作指(zhi)導(dao)等(deng)服務(wu)。