1. مفاعل حيوي يحرك
تعتمد المفاعلات الحيوية المقلبة على مجاذيف التحريك لتوفير القدرة على تحريك المرحلة السائلة. لديها نطاق تشغيل كبير ، خلط جيد وتوحيد تركيز ، لذلك فهي تستخدم على نطاق واسع في التفاعلات البيولوجية.
ومع ذلك ، نظرًا لأن الخلايا الحيوانية لا تحميها جدران الخلايا ، فهي حساسة جدًا للقص ، ويمكن أن يؤدي التحريك الميكانيكي المباشر إلى إتلافها بسهولة. من الواضح أن المفاعل الحيوي التقليدي المُقلب للكائنات الدقيقة غير مناسب لزراعة الخلايا الحيوانية.
لذلك ، تم تحسين المفاعلات الحيوية المهتزة في زراعة الخلايا الحيوانية ، بما في ذلك تحسين طريقة إمداد الأكسجين ، وشكل المجاذيف التحريكية ، وإضافة الملحقات في المفاعل.
(1) تحسين طريقة إمداد الأكسجين
بشكل عام ، غالبًا ما تكون المفاعلات الحيوية المقلبة مصحوبة بفقاعات لتوفير الأكسجين المطلوب لنمو الخلايا. نظرًا لأن الخلايا الحيوانية حساسة أيضًا لقص الفقاعات ، فقد تم بذل الكثير من العمل لتحسين طريقة توفير الأكسجين.
يعتبر إمداد الأوكسجين في القفص أحد طرق إمداد الأكسجين للمفاعلات الحيوية للخلايا الحيوانية ، أي يتم فصل الفقاعات بشبكة سلكية ولا تتصل مباشرة بالخلايا. هذا يضمن الاختلاط بأقل قدر ممكن من القص لتلبية متطلبات نمو الخلايا.
(2) تحسين تحريك مجداف
شكل مجداف التحريك له تأثير كبير على نمو الخلايا. يأخذ التحسن في هذا الصدد في الاعتبار بشكل أساسي كيفية تقليل قوة القص على الخلايا. قام بعض الأشخاص بتحسين شكل مجداف التحريك وإضافة ملحقات في المفاعل. تظهر التجارب أن المفاعل الحيوي المحسن مناسب للثقافة عالية الكثافة للخلايا الحساسة للقص. يستخدم المفاعل الحيوي مجداف تحريك شريطي حلزوني مزدوج مع 3 حواجز سطحية مثبتة على غطاء الحافة العلوية. الزاوية المضمنة لكل لوح حاجز بالنسبة للاتجاه الشعاعي هي 30 درجة ، ويتم إدخالها رأسياً في سطح السائل. يقلل وجود الحواجز الدوامات على سطح السائل. يحافظ مثل هذا المفاعل الحيوي على قوة قص صغيرة ، وفي تجربة الثقافة لخلايا الحشرات ، تصل كثافة الثقافة النهائية إلى 6 × 10 خلية / مل ، ومعدل البقاء على قيد الحياة يزيد عن 98٪.
2. غير مفاعل حيوي
أكبر عيب للمفاعل الحيوي المثير في زراعة الخلايا الحيوانية هو أن قوة القص كبيرة وأن الخلايا تتلف بسهولة. على الرغم من إجراء تحسينات مختلفة ، لا يزال من الصعب تجنب هذه المشكلة. في المقابل ، تولد المفاعلات غير المزودة بقوة قص أقل وتظهر مزايا قوية في زراعة الخلايا الحيوانية.
(1) المفاعل الحيوي ذو الطبقة المعبأة عبارة عن حشو من مادة معينة في المفاعل لتنمو الخلايا بشكل متماسك. يتم توفير محلول المغذيات عن طريق التروية المتداولة ويمكن تجديده باستمرار أثناء الدورة. يمكن أيضًا نقل الأكسجين المطلوب لنمو الخلايا عن طريق محلول المغذيات الدائر خارج المفاعل ، بحيث لا تتسبب فقاعات الهواء في إتلاف الخلايا. هذا النوع من المفاعلات الحيوية لديه قوة قص منخفضة ومناسب لنمو الخلايا عالية الكثافة.
(2) تستخدم المفاعلات الحيوية للألياف المجوفة على نطاق واسع في زراعة الخلايا الحيوانية بسبب قوة القص الصغيرة. يتكون هذا النوع من المفاعلات من أنابيب ليفية مجوفة يبلغ قطر كل منها حوالي 200 ميكرومتر وسمك جدار من 50 إلى 70 ميكرومتر. جدار الأنبوب عبارة عن غشاء مسامي. يمكن للجزيئات الصغيرة مثل O2 و CO2 أن تنتشر عبر الغشاء بحرية. ترتبط الخلايا الحيوانية بالجدار الخارجي لأنبوب الألياف المجوف لتنمو ، والتي يمكنها بسهولة الحصول على الأكسجين.
(3) المفاعل الحيوي للجسر الجوي هو أيضًا أحد المعدات المستخدمة بشكل شائع لتحقيق ثقافة عالية الكثافة للخلايا الحيوانية ، والتي تتميز ببنية بسيطة وتشغيل مناسب. استخدم بعض الأشخاص تقنية استنبات الناقلات الدقيقة في المفاعل الحيوي للجسر الجوي لدراسة الظروف التكنولوجية للثقافة عالية الكثافة لخلايا فيرو. ثبت أن خلايا Vero تمت استزراعها عن طريق تعليق الناقلات الدقيقة في المفاعل الحيوي للجسر الجوي. في حالة إضافة كمية مناسبة من عامل الحماية وإمدادات المغذيات الكافية ، يمكن أن تنمو الخلايا بشكل طبيعي على سطح الناقلات الدقيقة ، ويمكن أن تصل الكثافة النهائية إلى 1.13 × 10 خلية / مل.