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中国脉冲补料生物反应器发展历程和趋势

点击:225 时间:2024-01-15

经过近40年的努力,中国制药装备行业取得了令人瞩目的进展。其中重要的标志是,药企在技术改造或新建项目中,大部分装备已经从进口转向了国内制造的产品。现在,国内制造的产品已经成为主要选择。
简单点说,脉冲补料生物反应器的作用就是为细胞或微生物提供生长环境,并引导它们产生想要的产品。不过由于培养的微生物或细胞的种类繁多,需要实现的生产目标也不尽相同。举个例子,比如酵母、大肠杆菌、CHO细胞、CAR-T细胞、Vero细胞,它们是目前常见的生物制药培养的对象,但它们所需要的反应器(也就是生长环境)各不相同。也就是说,实际上生物反应器是由多种不同类型的反应器组合而成的。反应器的发展现在已经非常复杂,有着很多不同的分类,而且不同分类在市场上的份额也各不相同,主要有以下几种分类:
1.微生物生物反应器是一种用于培养和运行微生物反应的设备。它提供了一个理想的环境,以支持微生物的生长和活动。通过控制温度、pH值、营养物质和氧气供应等因素,可以优化微生物的生长条件,从而提高产物的产量和质量。
微生物生物反应器广泛应用于多个领域,如制药、食品工业、环境监测和能源生产等。它可以用来生产药物、酒精、酶、有机酸等化学品,也可以用来处理废水和废气。相比传统的培养方法,微生物生物反应器具有更高的效率和稳定性。它可以进行自动化和连续操作,减少了人工干预的需求,并且能够控制微生物的生长速率和代谢产物的积累。
微生物生物反应器的设计和操作需要考虑许多因素,如反应器的规模、产物的需求、微生物的特性等。通过不断优化和改进,可以进一步提高微生物生物反应器的性能和效果,更好地满足工业和科研的需求。
代表产品包括重组疫苗、重组胰岛素及相关衍生品、各类重组蛋白等。由于微生物的代谢和生长环境相对容易满足,制造工艺易于放大,因此通常这类生产反应器可以扩大到相当大的工业规模。例如,国内一些重要的胰岛素生产企业已配备了30吨规模的设备,而许多重组蛋白生产企业也拥有5吨规模的设备。
2.贴壁哺乳动物细胞反应器是一种用于培养哺乳动物细胞的装置。
该公司的产品范围包括灭活疫苗和细胞产品等。由于哺乳动物细胞对剪切力敏感,生长缓慢且周期长,表达率低,不易形成优势,且需要贴壁培养,因此在反应器设计中,核心考虑降低剪切力、保证无菌,并尽可能增加贴壁表面积等因素。
3.悬浮哺乳动物细胞生物反应器是一种用来培养哺乳动物细胞的装置。在这个反应器中,哺乳动物细胞悬浮在培养液中,并通过传感器和控制系统来监测和调节温度、pH值、氧气和营养物质的浓度等参数。这种反应器可以提供一个优化的环境,促进细胞的生长和增殖,用于生产高效的生物制品和研究细胞的生理活性。悬浮哺乳动物细胞生物反应器在生物技术和医药领域有广泛的应用前景。
CHO细胞是当前主要的细胞培养表达平台,因为它具有更强的抗剪切能力、更稳定的表达、更容易驯化成为悬浮培养细胞,并且培养过程更容易放大。同时,许多生物技术巨头公司也开发了多种商业细胞系,广泛应用于各种蛋白药物产品的表达和生产,如抗体和融合蛋白等。