Você conhece a classificação e estrutura dos biorreatores de células de mamíferos?

1. Biorreator agitado

Os biorreatores agitados contam com pás de agitação para fornecer energia para agitar a fase líquida. Tem uma grande faixa de operação, boa uniformidade de mistura e concentração, por isso é amplamente utilizado em reações biológicas.

No entanto, como as células animais não são protegidas por paredes celulares, elas são muito sensíveis ao cisalhamento e a agitação mecânica direta pode danificá-las facilmente. O biorreator agitado tradicional para micro-organismos obviamente não é adequado para o cultivo de células animais.

Com isso, os biorreatores agitados em cultura de células animais foram aprimorados, inclusive melhorando a forma de fornecimento de oxigênio, a forma das pás agitadoras e a adição de acessórios no reator.

(1) Melhoria do modo de fornecimento de oxigênio

Em geral, os biorreatores agitados são frequentemente acompanhados por borbulhamento para fornecer o oxigênio necessário para o crescimento celular. Como as células animais também são sensíveis ao cisalhamento do borbulhamento, muito trabalho foi feito para melhorar a forma como o oxigênio é fornecido.

O fornecimento de oxigênio em gaiola é um dos métodos de fornecimento de oxigênio dos biorreatores de células animais agitadas, ou seja, as bolhas são separadas por uma malha de arame e não entram em contato direto com as células. Isso garante a mistura com o mínimo de cisalhamento possível para atender aos requisitos de crescimento celular.

(2) Melhoria da pá de agitação

A forma da pá agitadora tem grande influência no crescimento celular. A melhoria a este respeito considera principalmente como reduzir a força de cisalhamento nas células. Algumas pessoas melhoraram a forma da pá agitadora e adicionaram acessórios no reator. Experimentos mostram que o biorreator aprimorado é adequado para cultura de alta densidade de células sensíveis ao cisalhamento. O biorreator usa uma pá de agitação de fita dupla hélice com 3 defletores de superfície montados na tampa do flange superior. O ângulo incluído de cada placa defletora em relação à direção radial é de 30° e é inserido verticalmente na superfície do líquido. A presença de defletores reduz os vórtices na superfície do líquido. Esse biorreator mantém uma pequena força de cisalhamento e, no experimento de cultura de células de insetos, a densidade final da cultura atinge 6 × 106 células/mL e a taxa de sobrevivência é superior a 98%.

2. Biorreator não agitado

A maior desvantagem do biorreator agitado para cultura de células animais é que a força de cisalhamento é grande e as células são facilmente danificadas. Embora várias melhorias tenham sido feitas, esse problema ainda é difícil de evitar. Em contraste, reatores não agitados geram menos força de cisalhamento e apresentam fortes vantagens em cultura de células animais.

(1) O biorreator de leito empacotado é um enchimento de um determinado material no reator para que as células cresçam de forma aderente. A solução nutritiva é fornecida por perfusão circulante e pode ser continuamente reabastecida durante o ciclo. O oxigênio necessário para o crescimento celular também pode ser transportado pela solução nutritiva circulante para fora do reator, de modo que nenhuma bolha de ar danifique as células. Este tipo de biorreator tem baixa força de cisalhamento e é adequado para o crescimento de células de alta densidade.

(2) Os biorreatores de fibra oca são amplamente utilizados na cultura de células animais devido à sua pequena força de cisalhamento. Este tipo de reator consiste em tubos de fibra oca, cada um com um diâmetro interno de cerca de 200 μm e uma espessura de parede de 50 a 70 μm. A parede do tubo é uma membrana porosa. Moléculas pequenas como O2 e CO2 podem se difundir livremente através da membrana. As células animais são presas à parede externa do tubo de fibra oca para crescer, o que pode facilmente obter oxigênio.

(3) O biorreator Airlift também é um dos equipamentos comumente usados para realizar a cultura de alta densidade de células animais, que é caracterizada pela estrutura simples e operação conveniente. Algumas pessoas usaram a tecnologia de cultura de microtransportadores no biorreator de transporte aéreo para estudar as condições tecnológicas da cultura de alta densidade de células Vero. Foi provado que as células Vero foram cultivadas suspendendo microtransportadores no biorreator de transporte aéreo. Sob a condição de adicionar uma quantidade adequada de agente protetor e suprimento suficiente de nutrientes, as células podem crescer normalmente até a superfície dos microtransportadores, e a densidade final pode chegar a 1,13×106 células/mL.