مفاعل حيوي جوي لزراعة الخلايا البيولوجية المعلقة

نظرة عامة على المفاعل الحيوي الجوي

تعتبر المفاعلات الحيوية الهوائية فعالة في تحقيق ثقافات خلوية عالية الكثافة حتى عند معدلات قص منخفضة للسوائل.

مبدأ العمل

يستخدم المفاعل الحيوي الهوائي آلية نقل الأكسجين بين السطوح غير الفقاعية لخلط الغاز والسائل من خلال إعادة تدوير تدفق الهواء. لا توفر هذه الآلية كفاءة عالية في نقل الأكسجين فحسب، بل تتجنب أيضًا تلف الخلايا الناجم عن التوتر السطحي للفقاعات وقوة القص العالية لمجاذيف التحريك في المفاعلات الحيوية الشائعة. يخلق تدفق الغاز عبر الخزان المخروطي المقلوب واجهة غاز-سائل مستقرة تضمن خلطًا متجانسًا للسوائل. عادةً ما يكون معدل القص أقل من 20 في الثانية، وهو مناسب للاستخدام في الخلايا الحساسة للقص، مثل الخلايا الحيوانية أو زراعة الخلايا النباتية.

الميزات الرئيسية

• آلية نقل الأكسجين بين السطوح غير الفقاعية: تعمل على تحسين كفاءة نقل الأكسجين، وتضمن حصول الخلايا في المفاعل على إمدادات كافية من الأكسجين، وتقلل من تلف الخلايا الناجم عن فقاعات الهواء في المفاعل الفقاعي التقليدي.
• قص منخفض: نظرًا لعدم وجود مجاذيف التحريك وأنابيب المرور السفلية، يتم تقليل قوة القص الناتجة عن التحريك الميكانيكي، مما يمنع التلف المادي للخلايا، وهو ما يجعله مناسبًا جدًا للزراعة عالية الكثافة.
• خزان مخروطي مقلوب مقطوع: يوفر التصميم مساحة أكبر للالتقاء بين الغاز والسائل، مما يحسن نقل الغاز وتدفق السوائل، ويجعل مجال تدفق المفاعل أكثر استقرارًا.
• تضخيم رقم فلودر Fr: يتميز بخصائص تضخيم عملية ممتازة، مما يضمن استقرار أداء المفاعل أثناء عملية التضخيم ويضمن استقرار الإنتاج على نطاق واسع.
• زراعة خلايا عالية الكثافة: من خلال طرق نقل وخلط الكتلة المحسنة، يمكن تحقيق زراعة خلايا عالية الكثافة وقابلية عالية للحياة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات العلاج الخلوي والصيدلة الحيوية الصعبة.
• نظام التحكم الذكي: مزود بواجهة تشغيل ذكية، يدعم المراقبة المحلية عبر الإنترنت للبيانات الرئيسية مثل الرقم الهيدروجيني و DO ودرجة الحرارة وسرعة الدوران، بالإضافة إلى تقرير البيانات وإنشاء المنحنيات.
• المراقبة والتحكم عن بُعد: يدعم المراقبة عن بُعد للمعلمات وتعديل العمليات، ويلبي متطلبات السجلات الإلكترونية والتوقيعات الإلكترونية وفقًا للمادة 21CFR الجزء 11 من قوانين إدارة الأغذية والأدوية (FDA)، كما يفي بمعايير إدارة الجودة الصارمة للصناعة الدوائية الحديثة.
• خدمات مخصصة: يمكن تخصيصها وفقًا لاحتياجات المستخدم من الأنابيب والملحقات ومواد الأغشية لضمان أداء المعدات في تطبيق معين.

مجالات التطبيق

• صناعة الأدوية الحيوية: تستخدم على نطاق واسع في إنتاج الأدوية البيولوجية على نطاق واسع، ومناسبة للقاحات والبروتينات المؤتلفة والأجسام المضادة وغيرها من إنتاج مزارع الخلايا.
• زراعة الخلايا والعلاج الخلوي: مناسب لزراعة الخلايا عالية الكثافة وعالية النشاط، مثل الخلايا الجذعية والخلايا السرطانية وخطوط الخلايا الأخرى، لضمان بقاء الخلايا وتعبيرها الوظيفي في عملية الزراعة.
• مصانع الخلايا وهندسة التفاعل الحيوي: يمكن استخدامها لزراعة مصانع الخلايا المنتجة من خلال الهندسة الوراثية، على سبيل المثال، لتصنيع مكونات الأدوية أو المركبات الأخرى عالية القيمة.
• التخمير الصناعي على نطاق واسع: في عمليات التخمير على نطاق واسع، يمكن للمفاعلات الحيوية الهوائية تلبية الطلب على نقل الأكسجين بكفاءة مع تجنب الإضرار بالكائنات الحية الدقيقة أو الخلايا، وتستخدم على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من إنتاج التخمير الميكروبي.
• إنتاج الطاقة الحيوية: يتم تطبيقه في عملية تحضير الطاقة الحيوية من خلال زراعة الخلايا أو التخمير الميكروبي، مثل الإيثانول والديزل الحيوي وإنتاج الطاقة الحيوية الأخرى.