ESCO經(jīng)典細(xì)胞生物反應(yīng)器技術(shù)與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

新加坡藝思高細(xì)胞反應(yīng)器是最經(jīng)典、最早被采用的一種生物反應(yīng)器。此類反應(yīng)器與傳統(tǒng)的微生物生物反應(yīng)器類似，針對(duì)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的特點(diǎn)，采用了不同的攪拌器及通氣方式。通過攪拌器的作用使細(xì)胞和養(yǎng)分在培養(yǎng)液中均勻分布，使養(yǎng)分充分被細(xì)胞利用，并增大氣液接觸面，有利于氧的傳遞。新加坡藝思高細(xì)胞反應(yīng)器現(xiàn)已開發(fā)的有：籠式通氣攪拌器、雙層籠式通氣攪拌器、槳式攪拌器、海般式攪拌器等。

新加坡藝思高細(xì)胞反應(yīng)器放大研究雖已提出了不少方法，但還沒有一種是普遍適用的。目前還只處于半理論半經(jīng)驗(yàn)狀態(tài)，即抓住反應(yīng)過程中的少量關(guān)鍵性參數(shù)或現(xiàn)象進(jìn)行放大。有關(guān)氧傳遞問題，在生物反應(yīng)器中，氧的傳遞速率要滿足細(xì)胞對(duì)氧的攝取速率，并使反應(yīng)器中溶解氧的濃度CL維持在一定水平上。這就是說，在穩(wěn)態(tài)情況下，供氧與需氧間存在下列關(guān)系：KLa(C*-CL)=r。

新加坡藝思高細(xì)胞反應(yīng)器借助于細(xì)胞培養(yǎng)進(jìn)行各種產(chǎn)品的生產(chǎn)已是我國生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要組成部分，涉及醫(yī)藥、化工、輕工、食品、農(nóng)業(yè)、海洋、環(huán)保等行業(yè)。培養(yǎng)的細(xì)胞不僅只是微生物，用于生物技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)的動(dòng)物細(xì)胞、植物細(xì)胞和藻類細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)已引起了大家重視，顯露出令人鼓舞的前景。而且隨著生物技術(shù)的發(fā)展，人類今后發(fā)現(xiàn)的一切具有生物活性的物質(zhì)都可以借助于細(xì)胞培養(yǎng)方法得到。它們可以是細(xì)胞代謝產(chǎn)物、生物轉(zhuǎn)化、酶或某基因表達(dá)產(chǎn)物。

目前，新加坡藝思高細(xì)胞反應(yīng)器主要包括：轉(zhuǎn)瓶培養(yǎng)器、塑料袋增殖器、填充床反應(yīng)器、多層板反應(yīng)器、螺旋膜反應(yīng)器、管式螺旋反應(yīng)器、陶質(zhì)矩形通道蜂窩狀反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器、中空纖維及其它膜式反應(yīng)器、攪拌反應(yīng)器、氣升式反應(yīng)器等。

新加坡藝思高細(xì)胞反應(yīng)器模擬細(xì)胞在體內(nèi)生長的三維狀態(tài)，利用反應(yīng)器內(nèi)數(shù)千根中空纖維的縱向布置，提供細(xì)胞近似生理?xiàng)l件的體外生長微環(huán)境，使細(xì)胞不斷生長。中空纖維是一種細(xì)微的管狀結(jié)構(gòu)，管壁為極薄的半透膜，富含毛細(xì)管，培養(yǎng)時(shí)纖維管內(nèi)灌流充以氧氣的無血清培養(yǎng)液，管外壁則供細(xì)胞黏附生長，營養(yǎng)物質(zhì)通過半透膜從管內(nèi)滲透出來供細(xì)胞生長；對(duì)于血清等大分子營養(yǎng)物，必須從管外灌入，否則會(huì)被半透膜阻隔不能被細(xì)胞利用；細(xì)胞的代謝廢物也可通過新加坡藝思高細(xì)胞反應(yīng)器半透膜滲入管內(nèi)，避免了過量代謝物對(duì)細(xì)胞的毒害作用。