1. Geroerde bioreactor
Geroerde bioreactoren vertrouwen op roerpeddels om het vermogen te leveren om de vloeibare fase te roeren. Het heeft een groot werkbereik, goede meng- en concentratie-uniformiteit, dus het wordt veel gebruikt in biologische reacties.
Omdat dierlijke cellen echter niet worden beschermd door celwanden, zijn ze erg gevoelig voor afschuiving, en direct mechanisch roeren kan ze gemakkelijk beschadigen. De traditionele roerbioreactor voor micro-organismen is uiteraard niet geschikt voor het kweken van dierlijke cellen.
Daarom zijn de geagiteerde bioreactoren in dierlijke celcultuur verbeterd, waaronder verbetering van de manier van zuurstoftoevoer, de vorm van roerpeddels en het toevoegen van accessoires in de reactor.
(1) Verbetering van de manier van zuurstoftoevoer
Over het algemeen gaan geroerde bioreactoren vaak gepaard met borrelen om de zuurstof te leveren die nodig is voor celgroei. Omdat dierlijke cellen ook gevoelig zijn voor de afschuiving van bubbels, is er veel werk verzet om de manier waarop zuurstof wordt toegevoerd te verbeteren.
Kooizuurstoftoevoer is een van de zuurstoftoevoermethoden van geagiteerde dierlijke celbioreactoren, dat wil zeggen dat de bellen worden gescheiden door een gaas en niet rechtstreeks in contact komen met de cellen. Dit zorgt voor vermenging met zo min mogelijk afschuiving om te voldoen aan de celgroei-eisen.
(2) Verbetering van roerpeddel
De vorm van het roerblad heeft een grote invloed op de celgroei. De verbetering in dit opzicht betreft vooral hoe de schuifkracht op cellen kan worden verminderd. Sommige mensen hebben de vorm van de roerschoep verbeterd en accessoires in de reactor toegevoegd. Experimenten tonen aan dat de verbeterde bioreactor geschikt is voor kweken met hoge dichtheid van afschuifgevoelige cellen. De bioreactor maakt gebruik van een roerpeddel met dubbele spiraalband met 3 oppervlakteschotten die op het bovenste flensdeksel zijn gemonteerd. De ingesloten hoek van elke keerplaat ten opzichte van de radiale richting is 30° en wordt verticaal in het vloeistofoppervlak gestoken. De aanwezigheid van schotten vermindert wervelingen op het vloeistofoppervlak. Zo'n bioreactor handhaaft een kleine schuifkracht en in het kweekexperiment voor insectencellen bereikt de uiteindelijke kweekdichtheid 6 × 106 cellen/ml, en het overlevingspercentage is meer dan 98%.
2. Niet-geroerde bioreactor
Het grootste nadeel van de geroerde bioreactor voor dierlijke celcultuur is dat de schuifkracht groot is en de cellen gemakkelijk beschadigd raken. Hoewel er verschillende verbeteringen zijn aangebracht, is dit probleem nog steeds moeilijk te vermijden. Daarentegen genereren niet-geroerde reactoren minder afschuifkracht en vertonen ze sterke voordelen in dierlijke celcultuur.
(1) De gepakt-bed-bioreactor is een vulmiddel van een bepaald materiaal in de reactor zodat cellen aanhechtend kunnen groeien. De voedingsoplossing wordt geleverd door circulerende perfusie en kan tijdens de cyclus continu worden aangevuld. De zuurstof die nodig is voor celgroei kan ook door de circulerende voedingsoplossing buiten de reactor worden gedragen, zodat er geen luchtbellen de cellen beschadigen. Dit type bioreactor heeft een lage afschuifkracht en is geschikt voor celgroei met hoge dichtheid.
(2) Bioreactoren met holle vezels worden veel gebruikt in de kweek van dierlijke cellen vanwege hun kleine afschuifkracht. Dit type reactor bestaat uit holle vezelbuizen met elk een binnendiameter van ongeveer 200 m en een wanddikte van 50 tot 70 m. De buiswand is een poreus membraan. Kleine moleculen zoals O2 en CO2 kunnen vrij door het membraan diffunderen. Dierlijke cellen worden vastgemaakt aan de buitenwand van de holle vezelbuis om te groeien, die gemakkelijk zuurstof kan krijgen.
(3) Airlift-bioreactor is ook een van de meest gebruikte apparatuur om een kweek met hoge dichtheid van dierlijke cellen te realiseren, die wordt gekenmerkt door een eenvoudige structuur en gemakkelijke bediening. Sommige mensen hebben de microcarrier-cultuurtechnologie in de airlift-bioreactor gebruikt om de technologische omstandigheden van de high-density-cultuur van Vero-cellen te bestuderen. Het werd bewezen dat de Vero-cellen werden gekweekt door microcarriers in de airlift-bioreactor te suspenderen. Onder de voorwaarde van het toevoegen van een geschikte hoeveelheid beschermend middel en voldoende toevoer van voedingsstoffen, zouden de cellen normaal kunnen groeien naar het oppervlak van de microdragers, en de uiteindelijke dichtheid zou 1,13 x 106 cellen/ml kunnen bereiken.