實驗室常用的生物反應器類型有哪些

生物反應器是指任何提供生物活性環境的制造或工程設備，利用酶或生物體所具有的生物功能，在體外進行生化反應的裝置系統，它是一種生物功能模擬機，如發酵罐、固定化酶或固定化細胞反應器等。

　　動物細胞培養技術能否大規模工業化、商業化，關鍵在于能否設計出合適的生物反應器。由于動物細胞與微生物細胞有很大差異，傳統的微生物反應器顯然不適用于動物細胞的大規模培養。首先必須滿足在低剪切力及良好的混合狀態下，能夠提供充足的氧以供細胞生長及細胞進行產物的合成。

　　那么實驗室中常用的生物反應器類型有哪些呢?根據反應器材質可將其分為玻璃罐體反應器、不銹鋼反應器和一次性反應器。

　　(1)玻璃罐體反應器

　　目前國內外用于工藝開發研究的反應器大部分以玻璃罐體為主，玻璃罐生物反應器具有配置靈活、功能強大、操作簡單、容易升級拓展等特點，是開展動物細胞培養和微生物發酵研發項目的最佳選擇，可用于動物細胞、大腸桿菌、酵母、真菌、昆蟲細胞和植物細胞培養等。

　　(2)不銹鋼反應器

　　迄今為止，FDA 批準的抗體藥物基本都是在不銹鋼反應器內完成生產的。由于早期抗體產量較低，因此生產規模大都在10 000 L 左右。不銹鋼反應器通常涉及 CIP 模塊、SIP 模塊、存儲模塊等，因此管路連接十分復雜，對操作人員要求較高。一旦出現污染，便需要對整個系統進行排查和滅菌。同時，不銹鋼反應器還面臨著高昂的前期設備投入以及運行成本。

　　(3)一次性反應器

　　近年來，一次性反應器憑借其免清潔、免滅菌、操作靈活等優勢迅速占領國內外市場。Shire 公司商品名為 VPRIV?的酶制劑即采用一次性反應器進行生產，并已獲得EMA 批準上市。與傳統的不銹鋼反應器相比，無論是細胞生長、抗體產量，還是抗體質量，采用一次性反應器都可以達到高度相似，同時還可以顯著降低生產成本，縮短生產周期。

　　隨著細胞株構建技術及培養基開發技術的迅速發展，使得細胞密度和抗體產量大幅度提高，對大規模細胞培養提出了嚴峻的挑戰。

　　一次性反應器的迅速崛起，給傳統的不銹鋼反應器帶來了巨大沖擊。由于一次性反應器在降低大量CIP、SIP 及相關驗證工作的同時，顯著提高操作靈活性并降低污染風險。如果能夠很好地解決溶出物/析出物以及生產規模問題，未來將有可能取代不銹鋼反應器而成為抗體生產的主流反應器。另外，由于反應器放大的主要依據仍以經驗性放大原則為主，且尚存在一定的爭議，例如葉尖速率作為放大原則的適宜性等。這些因素無疑增加了未來抗體藥物產業化的難度和風險。