BioreActors הם ציוד הליבה בהנדסה ביולוגית למתן מצבים סביבתיים מתאימים (למשל, טמפרטורה, pH, חמצן מומס, ערבוב וכו ') לתמיכה בתהליך התגובה הביולוגית של מיקרואורגניזמים, תאים או אנזימים. על פי עקרונות תכנון שונים, תרחישי יישומים ושיטות פעולה, ניתן לסווג ביו -ריאקטורים לסוגים שונים. להלן הסיווגים והמאפיינים הנפוצים:
סיווג על ידי ערבוב והעברה המונית
כור טנקים מערבב (STR)
- מאפיינים: ערבוב והעברת מסה מתממשות על ידי ערבוב מכני (ערבוב של ההנעה), וניתן לשלוט במדויק בחמצן מומס, טמפרטורה ו- pH.
- יישומים: בשימוש נרחב בתסיסה מיקרוביאלית (למשל אנטיביוטיקה, אנזימים), תרבית תאי בעלי חיים (דורשת עיצוב ההנעה המעורב גזירה נמוכה).
- גרסאות
כורים מעורבבים בועות: שילוב של גז מבעבע וביעוד מכני.
כור מערבב גל: מייצר גלים על ידי טלטול הכלי, המתאים לתרבויות תאים רגישות לגזירה.
כור אווירי (ALR)
- מאפיינים: זרימת נוזל המונעת על ידי הזרקת גז (ללא ערבוב מכני), כוח גזירה נמוך, צריכת אנרגיה נמוכה יותר.
- בַּקָשָׁה: מתאים לתאים רגישים לגזירה (למשל תאי צמח, כמה תאי יונקים) או לתרבות רציפה לטווח הארוך.
כור עמוד בועה
- מאפיינים: רק דרך בועת הגז להשגת ערבוב, מבנה פשוט, אך יעילות הערבוב נמוכה יותר.
- בַּקָשָׁה: מתאים לגז המעורב בתגובה (כמו תרבות מיקרו -אצות, טיפול בשפכים).
סיווג על פי אי -התנועה של תאים או אנזימים
כור מיטה ארוז
- מאפיינים: תאים או אנזימים מונעים במנשאים נקבוביים (למשל ג'לים, סיבים) ליצירת שכבת מיטה קבועה, ונוזל התגובה זורם במיטה.
- יישום: ייצור רציף של מטבוליטים (למשל אתנול, חומצות אורגניות) או תגובות קטליזת אנזים.
כור מיטה נוזלי
- מאפיינים: חלקיקי נשא התלויים בזרימת הנוזל או באוויר, יעילות העברת מסה גבוהה, אך הפעולה מורכבת.
- יישומים: טיפול בשפכים, תגובת האנזים המונעת.
Bioreactor ממברנה (MBR)
- מאפיינים: שילוב של תגובה ביולוגית וטכנולוגיית הפרדת קרום, ביומסה (למשל מיקרואורגניזמים, תאים) נשמר על ידי קרום.
- יישומים: טיפול בשפכים, תרבית תאים בצפיפות גבוהה, הפרדה רציפה של מוצרים.
על פי הפונקציה המיוחדת או סיווג העיצוב
Photobioreactor
- מאפיינים: מספקים תנאי אור לגידול מיקרואורגניזמים פוטוסינתטיים (למשל מיקרו -אצות, ציאנובקטריה).
- עיצוב: חומר שקוף (זכוכית או פלסטיק), מקור אור מובנה או שימוש באור טבעי.
- יישומים: דלקים ביולוגיים (שמני אצות), מוצרים בעלי ערך מוסף גבוה (אסטקסנטין, בטא-קרוטן).
ביו-ריקטור לשימוש יחיד
- מאפיינים: שימוש בשקיות חד פעמיות במקום מיכלי נירוסטה כדי למנוע זיהום צולב וקיצור זמן ניקוי ואימות.
- יישומים: ייצור חיסונים, פיתוח תרופות בשלב הניסוי הקליני.
זלוף ביו -ריקטור
- תכונות: תוספת רציפה של מדיה טרייה והסרת נוזל פסולת לשמירה על פעילות תאים גבוהה וריכוז מוצרים.
- יישום: תרבית תאים של יונקים (למשל ייצור נוגדנים מונוקלונליים).
סיווג לפי מצב פעולה
כור אצווה
תוספת חד פעמית של מדיום תרבות, קציר מוצרים לאחר סיום התגובה, פעולה פשוטה אך יעילות נמוכה יותר.
כור רציף
קלט רציף של מדיום תרבות ותפוקה של מוצרים, המתאים לייצור מתועש בקנה מידה גדול.
כור פד-אצווה
מחדשים בהדרגה חומרים מזינים בפעולת אצווה כדי להאריך את תקופת צמיחת התאים ולהגדיל את תפוקת המוצר (מצב נפוץ).
סיווג על פי אזורי היישום
- תסיסה מיקרוביאלית: כמו ייצור אנטיביוטיקה, חומצות אמינו.
- כור תאי בעלי חיים: למשל ייצור תאים CHO של נוגדנים.
- כור תאי צמח: כמו ייצור מטבוליטים משניים (Paclitaxel).
- כורי אנזים: אנזימים מוגזמים מזרזים תגובות (למשל איזומרזציה של גלוקוז).
גורמי מפתח בבחירת ביו -ריקטור
- מאפייני המערכת הביולוגית: מיקרואורגניזמים, תאי בעלי חיים/צמח זקוקים לגזירה, חמצן מומס.
- סוג מוצר: האם יש צורך בהפרדה רציפה (למשל כור קרום).
- קנה מידה: ציון מעבדה (<10 L) vs. industrial grade (>1000 L).
- עלות: כורים חד פעמיים לייצור גמיש, כורים מפלדת אל חלד לשימוש בקנה מידה גדול לטווח הארוך.