Биореацтор Ферментер

Биореактори резервоара са сталним мешањем
Биореактор са резервоаром са сталним мешањем је класичног распореда и још увек максимално коришћен биореактор. Већина производних центара и ФДА акредитоване производне стратегије за биофармацеутике заснивају се на биореакторима са мешалицом. Процес повећања од лабораторијских до производних система је стога заснован на овом распореду као исправно. Овај цилиндрични биореактор користи ротирајући уређај за мешање инсталиран на врху или на задњој страни. Однос ствари је обично између 3:5.

Биореактори са мехурићима
Биореактори са мехурастим колонама су биореактори са високим колонама у које се гас додаје у доњој фази ради мешања и аерације. Посуда која се користи за биореакторе са мехурићима је углавном цилиндрична са односом елемената од 4-6.

Аирлифт биореактори
Биореактори са ваздушним преносом су слични реакторима са мехурићима, али се разликују од истине да укључују цев за провлачење. Вучна цев је стално унутрашња цев или спољна цев која побољшава кретање и прекидач кисеоника и изједначава силе смицања унутар реактора.

Биореактори са флуидизованим слојем
Биореактор са флуидизованим слојем је сличан биореактору са мехурићима, осим што је горња функција убрзана да би се смањила брзина течности. Дизајн флуидизованих биореактора је такав да се чврсте материје задржавају унутар реактора у исто време када течност истиче. Ови биореактори су погодни да се користе за извођење реакција које укључују биокатализаторе суспендоване у течности, укључујући имобилисане ензиме, имобилизоване ћелије и микробна јата.

Биореактори са упакованим креветом
Душек од чврстих остатака, са биокатализаторима на или у матрици чврстих материја, спакован у колони, чини упаковани биореактор душека. Чврсте материје које се користе могу бити порозни или непорозни гелови, а по природи ће бити компресибилни или нефлексибилни. Хранљива јуха тече непрекидно преко имобилизованог биокатализатора. Производи добијени у биореактору са набијеним слојем се лансирају у течност и уклањају. Док клизање течности може бити нагоре или надоле, пожељније је кретање надоле под гравитацијом.

Проширење ћелија и засијавање
Биореактори се користе за ширење и размножавање ћелија како би се добила довољна ћелијска популација за ткивни инжењеринг. Ово је посебно важно када се користе примарне ћелије или матичне ћелије. Биореактори могу осигурати уједначену дистрибуцију ћелија на скелама.

3Д конструкција ткива
Биореактори омогућавају монтажу 3Д конструкција ткива слој по слој. Они омогућавају прецизно постављање ћелија, фактора раста и биоматеријала како би се створиле сложене структуре ткива које опонашају природна ткива.

Васкуларизација
Стварање функционалних мрежа крвних судова унутар пројектованих ткива је критично за обезбеђивање одговарајућег снабдевања хранљивим материјама и кисеоником. Биореактори могу да промовишу развој васкуларних мрежа обезбеђивањем контролисаног протока и смицања.

Контролисано снабдевање кисеоником и хранљивим материјама
Биореактори одржавају градијенте кисеоника и хранљивих материја унутар конструката ткива, што је неопходно за виталност ћелија и развој ткива. Они такође могу ефикасно уклонити отпадне производе. Биореактори могу применити механичке силе, као што су компресија, напетост и смицање, да би опонашали физиолошке услове.

Повећање производње
Биореактори се користе за повећање производње ткива за клиничку примену. Они осигуравају да пројектована ткива испуњавају неопходне стандарде квалитета и квантитета за трансплантацију. Биореактори су свестрани алати у ткивном инжењерству који омогућавају стварање сложених и функционалних ткива и органа.

● Прво, ћелије морају бити набављене и култивисане у малим бочицама које садрже медијум за ћелијску културу, који ћелијама обезбеђује окружење богато хранљивим материјама у коме могу удобно да се размножавају.

● Када ћелије почну да прерастају из боца, оне се пребацују у већи дом, који може бити већа боца или мали биореактор. Овај процес "димензионирања" познат је као "воз за сејање" и осигурава да ћелије увек расту под оптималним условима.

● Пре него што ћелије уђу у биореактор, посуда се програмира да задовољи специфичне параметре и додаје се медијум.

● Када су услови прави, ћелије се уводе у биореактор и дозвољавају им да се размножавају – било на скелама ако су оне врсте ћелија које воле да се пријањају за површине, или у суспензији, попут наших ћелија, које се срећно размножавају док лебде кроз покретни медији. Услови се константно прате током трајања биореакторског „рада“ или циклуса. У зависности од дизајна биореактора и процеса који се користи за култивацију ћелија, могу се предузети и други кораци за одржавање оптималних услова.

● Када ћелије достигну оптималну густину, оне се „уберу“ или уклоне и чисте, или одвоје од медија и отпада који су се можда накупили током рада. Научници тада могу да користе ћелије у различите сврхе. У нашем случају, од биомасе правимо пилеће траке, ћевапе и друге познате врсте меса.

Карактеристике производа
Вредност и запремина производа који се производи утичу на захтеве дизајна. Пића на бази алкохола ниске вредности и велике запремине могу захтевати једноставније ферменторе без потребе за асептичним условима. С друге стране, производи високе вредности и мале количине често захтевају сложеније процесе и асептичне услове за одржавање квалитета производа.

Нивои подлоге и производа
Нивое супстрата (почетних супстанци) и производа у реакционој смеши треба пажљиво контролисати. Неадекватни нивои супстрата или присуство прекомерних производа могу ометати процес. Одржавање оптималних услова за развој ћелија, интрацелуларних ензима и формирање производа, као што је обезбеђивање правилне исхране, соли, кисеоника и одржавање одговарајуће температуре, концентрације реактаната и пХ у уском опсегу, је кључно.

Супстанце, инхибитори и ефектори
Специфичне супстанце, инхибитори, ефектори и метаболички производи могу имати утицај на брзину и природу реакција и интрацелуларну регулацију. Ови фактори се морају узети у обзир у дизајну како би се осигурале оптималне перформансе процеса.

Неконвенционалне подлоге и загађивачи
Микроорганизми који се користе у биореакторима могу да метаболишу неконвенционалне супстрате или чак загађиваче присутне у сировинама, као што су целулоза, минерали, скроб, отпад и загађење ваздуха. Дизајнирање биореактора који могу да рукују таквим супстратима, укључујући високо вискозне медијуме, важно је за ефикасну и ефективну биопроцесу.

Карактеристике микроорганизама
За разлику од изолованих ензима и хемикалија, микроорганизми могу прилагодити структуру и функцију својих ензима као одговор на услове процеса. Ова прилагодљивост може утицати на њихову продуктивност и селективност. Поред тога, микроорганизми су подложни мутацијама, које се могу појавити под одређеним условима, што захтева пажљиво разматрање дизајна.

Енвиронментал Инфлуенцес
Микроорганизми су често подложни великом напрезању смицања, као и хемијским и термичким утицајима. Дизајнирање биореактора који минимизирају ове стресове и обезбеђују стабилно и контролисано окружење је кључно за одржавање оптималне микробне активности.

Реацтион Системс
Биореактори обично укључују системе гас-течност-чврсто стање, при чему је течна фаза претежно водена. Дизајнирање одговарајућих механизама за мешање, аерацију и раздвајање је неопходно да би се обезбедио ефикасан пренос масе и кинетика реакције.

Динамика и раст
Континуирани биореактори, посебно, могу показати сложено динамичко понашање због непрекидног протока и различитих услова. Поред тога, током биохемијске конверзије, маса микробних ћелија може да расте, што доводи до ефеката као што су раст на зидовима, флокулација и аутолиза. Ове појаве везане за раст треба узети у обзир у дизајну биореактора.

Рад са ферменторима захтева стриктно поштовање утврђених мера предострожности како би се заштитило добробит особља и одржало безбедно радно окружење. Лична заштитна опрема (ЛЗО) игра виталну улогу у смањењу ризика од излагања потенцијално опасним супстанцама. За оператере је неопходно да носе одговарајућу заштитну опрему, као што су рукавице, заштитне наочаре и лабораторијски мантили, како би се заштитили од прскања хемикалија, честица у ваздуху и свих потенцијалних биолошких опасности.

Штавише, правилно руковање и одлагање хемикалија су од највеће важности за спречавање несрећа и минимизирање утицаја на животну средину. Од кључне је важности да се поштују утврђени протоколи за безбедно складиштење, руковање и одлагање хемикалија које се користе у процесу ферментације. Редовно одржавање опреме и калибрација су такође од суштинског значаја како би се осигурало да ферментори раде оптимално и да би се спречили потенцијални кварови који би могли да угрозе безбедност.

Поред ових мера, треба спровести рутинске ревизије безбедности како би се идентификовале све потенцијалне опасности или области за побољшање. Ове ревизије помажу да се процени ефикасност постојећих безбедносних протокола и идентификују могућности за унапређење безбедносних мера. Континуираним праћењем и проценом безбедносних пракси, организације могу проактивно да се позабаве свим безбедносним проблемима и одржавају културу безбедности на радном месту.

Одржавање ферментора и придржавање строгих сигурносних протокола су кључни за ефикасан и безбедан рад процеса ферментације. Темељне процедуре чишћења и стерилизације, заједно са применом свеобухватних мера предострожности, доприносе безбедном радном окружењу и обезбеђују интегритет процеса ферментације. Давањем приоритета мерама одржавања и безбедности, организације могу да минимизирају ризике, заштите особље и постигну доследне и поуздане резултате у својим операцијама ферментације.