12 가지 유형의 생물 반응기

생물 반응기는 미생물, 세포 또는 효소의 생물학적 반응 과정을지지하기 위해 적절한 환경 조건 (예 : 온도, pH, 용존 산소, 혼합 등)을 제공하기위한 생체 공학의 핵심 장비입니다. 다양한 설계 원칙, 응용 시나리오 및 운영 방법에 따라 생물 반응기를 다양한 유형으로 분류 할 수 있습니다. 다음은 일반적인 분류 및 특성입니다.
 

교반 탱크 반응기 (STR)

• 형질: 혼합 및 질량 전달은 기계적 교반 (교반 패들)에 의해 실현되며, 용존 산소, 온도 및 pH는 정확하게 제어 될 수 있습니다.
• 응용 프로그램: 미생물 발효 (예 : 항생제, 효소), 동물 세포 배양 (낮은 전단 교반 패들 설계가 필요함)에 널리 사용됩니다.
• 변형

거품 교반 반응기 : 가스 버블 링 및 기계적 교반의 조합.
웨이브 교반 반응기 : 전단에 민감한 세포 배양에 적합한 용기를 흔들어 파도를 생성합니다.
공수 원자로 (ALR)

• 형질: 가스 주입 (기계적 교반 없음), 낮은 전단력, 낮은 에너지 소비에 의해 구동되는 액체 순환.
• 애플리케이션: 전단-민감성 세포 (예 : 식물 세포, 일부 포유 동물 세포) 또는 장기 연속 배양에 적합합니다.

버블 컬럼 반응기

• 형질: 혼합, 간단한 구조를 달성하기 위해 가스 버블을 통해서만 혼합 효율이 낮습니다.
• 애플리케이션: 반응에 관여하는 가스 (예 : 미세 조류 배양, 폐수 처리)에 적합합니다.

포장 된 침대 반응기

• 특성 : 세포 또는 효소는 다공성 담체 (예 : 겔, 섬유)에 고정되어 고정 층 층을 형성하고 반응 액체는 층을 통해 흐릅니다.
• 적용 : 대사 산물 (예 : 에탄올, 유기산) 또는 효소 촉매 반응의 지속적인 생산.

유동층 반응기

• 특성 : 액체 또는 공기 흐름에 매달린 캐리어 입자, 높은 질량 전달 효율이지만 작동은 복잡합니다.
• 적용 : 폐수 처리, 고정 효소 반응.

막 생물 반응기 (MBR)

• 특성 : 생물학적 반응 및 막 분리 기술의 조합, 바이오 매스 (예 : 미생물, 세포)는 막에 의해 유지된다.
• 응용 분야 : 폐수 처리, 고밀도 세포 배양, 지속적인 제품 분리.

광각 반응기

• 특성 : 광합성 미생물 배양을위한 가벼운 조건을 제공합니다 (예 : 미세 조류, 시아 노 박테리아).
• 설계 : 투명한 재료 (유리 또는 플라스틱), 내장 광원 또는 자연광 사용.
• 응용 분야 : 바이오 연료 (Algal Oils), 고 부가가치 제품 (Astaxanthin, Beta-Carotene).

일회용 생물 반응기

• 특성 : 교차 오염을 피하고 청소 및 검증 시간을 단축하기 위해 스테인레스 스틸 탱크 대신 일회용 백을 사용합니다.
• 응용 분야 : 백신 생산, 임상 시험 단계에서의 약물 개발.

관류 생물 반응기

• 특징 : 높은 세포 활성 및 생성물 농도를 유지하기 위해 신선한 배지의 지속적인 추가 및 폐기물 액체 제거.
• 적용 : 포유 동물 세포 배양 (예 : 단일 클론 항체 생산).

배치 반응기

배양 배지의 일회성 첨가, 반응이 끝난 후 제품 수확, 간단한 작동이지만 효율이 낮습니다.

연속 반응기

배양 배지의 지속적인 입력 및 제품의 출력, 대규모 산업화 생산에 적합합니다.

FED 배치 원자로

세포 성장 기간을 연장하고 생성물 수율 (일반적으로 사용되는 모드)을 증가시키기 위해 배치 수술에서 영양소를 점차적으로 보충합니다.

• 미생물 발효기: 항생제, 아미노산 생산과 같은.
• 동물 세포 반응기: 예를 들어 항체의 CHO 세포 생산.
• 식물 세포 반응기: 2 차 대사 산물 생성 (파클리탁셀).
• 효소 반응기: 고정화 된 효소는 반응을 촉매한다 (예 : 포도당 이성질체).

• 생물학적 시스템의 특성 : 미생물, 동물/식물 세포는 전단, 용존 산소가 필요합니다.
• 제품 유형 : 연속 분리가 필요한지 여부 (예 : 막 반응기).
• 스케일 : 실험실 등급 (<10 L) vs. industrial grade (>1000 L).
• 비용 : 유연한 생산을위한 일회용 원자로, 장기 대규모 사용을위한 스테인리스 스틸 원자로.