Что такое биореактор?

Что такое биореактор?

Биореакторы — это устройства, которые используют биологические процессы, опосредованные ферментами, клетками и микроорганизмами, для производства и анализа веществ. В отличие от химических реакций, биологические реакции в биореакторах, как правило, протекают медленнее, но они выгодны для производства меньшего количества побочных продуктов и поддержания каталитической активности без необходимости высоких температур и давлений. Это делает биореакторы экономически эффективными и необходимыми для различных применений, включая культивирование клеток.

Использование биореакторов

Биореакторы находят применение во многих отраслях промышленности, таких как:

• Производство продуктов питания: используется для производства ферментированных продуктов, таких как мисо, соевый соус, саке и вино.
• Химическая промышленность: массовое производство аминокислот и сахаров.
• Медицина и исследования: производство функциональных веществ с помощью культуры клеток.
• Физико-химический анализ: Использование биосенсоров и автоанализаторов для обнаружения и количественной оценки веществ.

Принципы биореакторов

Биореакторы работают, управляя условиями, такими как температура, pH и давление, для облегчения реакций с иммобилизованными ферментами и другими биологическими элементами, что приводит к синтезу, разложению или преобразованию материалов для получения желаемых продуктов. Клетки, микроорганизмы и очищенные ферменты служат первичными элементами реакции, а методы иммобилизации повышают эффективность отделения от продуктов.

Типы биореакторов

Варианты биореакторов включают:

• Жидкостные биореакторы для процессов с использованием жидкого сырья.
• Твердые биореакторы, используемые в таких отраслях, как производство кодзи и ферментов.
• Фотосинтетические биореакторы для использования растительных клеток, водорослей и фотосинтезирующих бактерий.
• Микробиореакторы для аналитических применений, разработанные для анализа небольших объемов.

Другая информация о биореакторах

Условия поля реакции

Аэрация, смешивание и контроль температуры в биореакторах сильно различаются в зависимости от состояния реакционных материалов и типа участвующих организмов. Методы включают аэрацию и перемешивание для аэробных организмов и специфическое питание и подачу света для фотосинтезирующих организмов. Микробиореакторы, используемые для анализа, требуют точного контроля температуры и объема для обеспечения точности.

Синтез оптически активных соединений в биореакторах

Биореакторы отлично подходят для синтеза оптически активных соединений, предлагая такие преимущества, как работа при комнатной температуре, нормальное давление, нейтральный pH, селективность, меньшее количество побочных продуктов и более высокие выходы.

Применение биореакторов в регенеративной медицине

Биореакторы играют ключевую роль в регенеративной медицине для культивирования больших количеств клеток, таких как iPS-клетки, с использованием таких методов, как 3D-плавающие культуры и специально разработанные механизмы перемешивания для повышения эффективности культивирования с минимальной нагрузкой на клетки.