生物反应器功能

生物反应器是指运用酶或生物体所具有特殊的功能，在体外进行的生物化学反应装置系统。生物反应器很多领域的应用的目的就是使产品的质量最高，生产的成本最低，生产过程比较集中而简便。

1生物反应器的功能和控制

   生物反应器的主要功能是模拟生物生长或生产的自然环境。在生物反应器上可能用到的模拟自然生长环境的控制参数主要有：酸碱度、溶氧、温度、搅拌、通气、消泡、液位、称重、压力、光密度、浊度、离子强度、粘度、葡萄糖、乳酸、氨以及其他营养物或代谢产物的浓度等等。这些参数的选择是根据被培养生物的生长代谢需求来确定的。

在实际的实验研究和工业生产中对生物反应器的过程和参数的控制有多种类型。主要的分类方法和类型有：

①从生物反应器的补料及收获来分有批次培养、流加 (半连续)   模拟的自然或体内环境；

②符合过程反应动力学要求的化学 培养、连续培养、连续灌注培养等；

②从生物反应器的供气方式来分有表层通气、深层通气、微泡通气、无泡通气等；

③从生物反应器的搅拌方式来分有单层桨搅拌、多层桨搅拌、底搅拌、侧搅拌、项搅拌、气升式搅拌、机械搅拌、磁力搅拌等。

对不同类型生物反应器的控制和参数的控制是基于对培养过程及培养工艺的了解和选择、对工艺过程上下游的准确把握及对产能的控制及过程质控的执行而决定的。好的生物反应器必须满足以下要求：

①生物因素，包括生物相容性，模拟的自然或体内环境；

②符合过程反应动力学要求的化学因素；

③保证物质快速均匀传递传质因素；

④传热因素，要求加入和转移热量，无过热点，灭菌彻底；

⑤监控因素，包括在线过程监控，环境代谢调节；

⑥安全因素，包括防内外污染，符合生物安全的准则和条例；

⑦操作因素，包括要求便于操作和维修。

2 生物反应器与生物工程中试

生物反应器从大小来分，可以分为小型实验室类型、中试类型、大型生产类型。在生物反应器的使用中，中试是连接实验室和生产的重要纽带和桥梁。中试工艺的设计摸索和中试生物反应器的设计方案息息相关。中试放大实验有以下主要内容：建细胞库、探索工艺可行性并验证、检验方法和质控标准、制剂和成品的初步稳定性研究、制造和检定记录和规程草案、参比品的制备和标定、提供动物实验和临床研究用产品等。中试生物反应器的设计既需要一定的开放灵活性，又要考虑符合 GLP、GMP及药品监督管理部门的要求。中试生物反应器的设计的成功与否，直接关系着大规模生产的可行性。

  目前，生物反应器中试放大实验还存在一些需要解决的问题，主要的问题有培养基优化、细胞生长的条件及控制、产物表达的条件及控制、污染的控制、产物有效回收、硬件及过程参数优化、自动化及控制系统策略、质控体系的建立等。

生物反应器的应用现在非常广泛，本文主要说明了用于培养细胞和细菌，而且要获得相应产物的传统生物反应器以及相关的生物工程产业发展情况。