生物反應(yīng)器是生物技術(shù)領(lǐng)域中用于細(xì)胞培養(yǎng),、微生物發(fā)酵和生物制藥等過程的關(guān)鍵設(shè)備,。隨著生物技術(shù)的快速發(fā)展,，將實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的生物反應(yīng)器放大到工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模,，是生物制品商業(yè)化進(jìn)程中的重要一步。這里介紹幾種常見的生物反應(yīng)器規(guī)模放大策略,，帶您了解這一過程中的挑戰(zhàn)與解決方案,。
一、什么是生物反應(yīng)器規(guī)模放大,？
生物反應(yīng)器規(guī)模放大,，是指在保持生物過程穩(wěn)定性和產(chǎn)物質(zhì)量的前提下，將實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模生物反應(yīng)器的操作參數(shù)和設(shè)計(jì)放大到中試規(guī)模,、甚至工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的過程,。這一過程涉及到反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、操作條件的優(yōu)化,、過程控制策略的調(diào)整等多個(gè)方面,。
二、生物反應(yīng)器規(guī)模放大的挑戰(zhàn)
1. 混合效率：隨著反應(yīng)器體積的增大,，混合效率成為一大挑戰(zhàn),，直接影響細(xì)胞的生長和代謝。
2. 傳質(zhì)和傳熱：大規(guī)模反應(yīng)器中,，傳質(zhì)和傳熱問題更加突出,，影響反應(yīng)器的性能。
3. 氧氣傳遞：大規(guī)模反應(yīng)器中,，氧氣的傳遞效率降低,，可能導(dǎo)致細(xì)胞缺氧。

4. 過程控制：隨著規(guī)模的增大,，過程控制變得更加復(fù)雜,，對(duì)控制系統(tǒng)的要求更高,。

三、生物反應(yīng)器規(guī)模放大策略
1. 尺度放大策略
（1）幾何相似放大：保持反應(yīng)器的形狀和尺寸比例不變,，直接按比例放大,。這種方法適用于簡單幾何形狀的反應(yīng)器，但可能導(dǎo)致混合效率下降,。
（2）體積放大：通過增加反應(yīng)器體積來實(shí)現(xiàn)規(guī)模放大,，同時(shí)調(diào)整反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，以保持混合效率,。
2. 參數(shù)優(yōu)化策略
（1）操作參數(shù)優(yōu)化：包括攪拌速度,、通氣量、溫度,、pH值等,，這些參數(shù)需要根據(jù)放大后的反應(yīng)器特性進(jìn)行調(diào)整。
（2）培養(yǎng)基優(yōu)化：隨著規(guī)模的增大,，培養(yǎng)基的成分和濃度可能需要調(diào)整,，以適應(yīng)大規(guī)模培養(yǎng)的需求。
3. 過程控制策略
（1）過程模擬：利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù),，對(duì)生物反應(yīng)過程進(jìn)行模擬,，預(yù)測放大后的反應(yīng)器性能。
（2）先進(jìn)控制技術(shù)：采用PID控制,、模糊控制,、模型預(yù)測控制等先進(jìn)控制技術(shù)，提高過程控制的精度和穩(wěn)定性,。
4. 反應(yīng)器設(shè)計(jì)改進(jìn)策略
（1）多級(jí)攪拌：通過設(shè)置多級(jí)攪拌系統(tǒng),，提高混合效率，適用于大規(guī)模反應(yīng)器,。
（2）內(nèi)置氣體分布器：優(yōu)化氣體分布器的設(shè)計(jì)，提高氧氣的傳遞效率,。
（3）流態(tài)化床反應(yīng)器：采用流態(tài)化床技術(shù),，提高傳質(zhì)和傳熱效率。
四,、案例分析
以哺乳動(dòng)物細(xì)胞CHO細(xì)胞培養(yǎng)為例,，從小試到工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模放大過程中，可以采用以下策略：
1. 在小試階段,，使用搖瓶或小規(guī)模攪拌式反應(yīng)器進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),。
2. 進(jìn)入中試階段，采用規(guī)模較大的攪拌式反應(yīng)器,，同時(shí)對(duì)操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,。
3. 在工業(yè)化生產(chǎn)階段,，采用大型攪拌式反應(yīng)器或流態(tài)化床反應(yīng)器，結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù),，實(shí)現(xiàn)規(guī)模放大,。

       生物反應(yīng)器規(guī)模放大是生物技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技術(shù)挑戰(zhàn)。通過采用合適的放大策略,，我們可以在保持生物過程穩(wěn)定性和產(chǎn)物質(zhì)量的同時(shí),，實(shí)現(xiàn)從小試到工業(yè)化生產(chǎn)的跨越。隨著生物技術(shù)的不斷進(jìn)步,，生物反應(yīng)器規(guī)模放大策略將不斷完善,，為生物制品的商業(yè)化生產(chǎn)提供有力支持。在這個(gè)過程中,，生物工程師們將繼續(xù)探索更加高效,、穩(wěn)定的放大方法，推動(dòng)生物制藥行業(yè)的持續(xù)發(fā)展,。

     細(xì)胞規(guī)?；瘮U(kuò)大生產(chǎn)工藝中,DO值是指反應(yīng)器內(nèi)的溶氧參數(shù)。溶氧值在微生物發(fā)酵罐和細(xì)胞培養(yǎng)發(fā)酵罐中都顯得尤為重要,。楚怡 BioCore-SUB  一次性生物反應(yīng)器動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)不銹鋼罐 采用梅特勒/漢密爾頓系列溶氧值檢測探頭并與氧氣,、氮?dú)狻O2,、空氣等四氣體轉(zhuǎn)速級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)合PID進(jìn)行關(guān)聯(lián)補(bǔ)償,。可以準(zhǔn)確控制溶氧值,，精度達(dá)±1%,。

      PH傳感器對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)來說很重要，楚怡生物反應(yīng)器的所使用的PH傳感器為進(jìn)口梅特勒系列的數(shù)字智能傳感器,，它不僅具有耐高溫殺菌,、適應(yīng)CIP清洗、耐腐蝕等特點(diǎn),，此類數(shù)字傳感器還采用數(shù)字的方式將測量信號(hào)輸送至變送器,，從而能夠使捕捉到的信息及時(shí)、準(zhǔn)確地反饋給處理系統(tǒng),。通過配合PID控制系統(tǒng)可以使罐內(nèi)的PH值精度控制在±0.01,；

     介于國外 生物反應(yīng)器采購成本高昂，售后服務(wù)不便,，型號(hào)固定,、貨期長等因素，我國自主研發(fā)設(shè)備生產(chǎn)的發(fā)酵罐目前已廣泛應(yīng)用于菌種篩選、菌種生產(chǎn),、種子制備等環(huán)節(jié),，一些國內(nèi)發(fā)酵罐專業(yè)生產(chǎn)商甚至可根據(jù)客戶要求的尺寸進(jìn)行定制化操作   ,比如楚怡除生產(chǎn)固定型號(hào)規(guī)格外，還可以根據(jù)客戶要求定制不同級(jí)別,、規(guī)格的生物反應(yīng)器 主要用于微生物培養(yǎng),、種子制備、浮細(xì)胞培養(yǎng),、貼壁細(xì)胞培養(yǎng),、微載體培養(yǎng)等，實(shí)現(xiàn)了廠商直供,，一罐多用,，滿足不同的用戶需求。蘇州阿爾法生物還同時(shí)提供免費(fèi)的安裝服務(wù),、免費(fèi)技術(shù)支持,、免費(fèi)操作指導(dǎo)等服務(wù)。