1. L'influence de la vitesse de rotation sur la culture en bioréacteur
À l'heure actuelle, de plus en plus de produits sont fabriqués à grande échelle à l'aide de bioréacteurs dans le domaine biologique. Différentes cellules ont besoin de vitesses de rotation différentes pour être cultivées dans des bioréacteurs. En tant que paramètre de fonctionnement couramment utilisé, la vitesse d'agitation peut non seulement affecter le mélange de la phase liquide et le taux de transfert d'énergie matérielle, mais également provoquer un cisaillement du fluide et une collision des microporteurs.
Lu Minghua et al. ont utilisé le bioréacteur BC-7L pour cultiver des cellules BHK-21 en suspension et ont conclu qu'à moins de 40 tr/min, on observait que davantage de cellules se déposaient au fond du réacteur. Lorsque la vitesse de rotation était augmentée à 70 tr/min, aucune cellule ne se déposait au fond du réacteur, mais on observait que davantage de cellules s'agglutinaient. Par conséquent, la vitesse de rotation a été encore augmentée à 100 tr/min, et le problème d'agglomération cellulaire a été résolu, et les cellules se sont bien développées. 100 tr/min est la vitesse d'agitation optimale.
Français La vitesse est différente en raison des différents types de cellules, des méthodes de culture, etc. La vitesse de fonctionnement du réacteur est contrôlée par ses besoins. Différentes vitesses produisent des résultats différents pour les résultats de culture cellulaire.
2. Effet de la température sur la culture en bioréacteur
La température de culture cellulaire est généralement de 35 à 37 ℃, la température optimale est de 37 ℃ et elle est contrôlée à ± 0,25 ℃. Pendant le processus de culture de cellules de mammifères, si la température de culture est abaissée, la croissance et le métabolisme cellulaires ralentiront, mais la viabilité cellulaire peut être mieux maintenue.
Yi Xiaoping et al. ont étudié l'effet de la température sur la croissance des cellules BHK recombinantes. Les résultats ont montré que par rapport à 37 ℃, l'augmentation ou la diminution de la température réduirait le taux de croissance et la densité cellulaires, et la diminution de la température prolongerait la période d'hystérésis de la croissance cellulaire. Cependant, la tolérance des cellules cultivées à basse température est plus forte qu'à haute température. Français Lors du réglage des paramètres du réacteur, il est nécessaire d'empêcher que la température ne monte trop haut, en particulier parce que les systèmes de culture de cellules animales utilisent souvent une agitation à faible vitesse, un mélange médiocre et une faible efficacité de transmission. En particulier, il y a toujours un gradient de température de la paroi extérieure du réservoir à l'intérieur du système de culture, de sorte que des exigences strictes sont imposées à la surveillance et au contrôle de la température.
3. Effet de la valeur du pH sur la culture en bioréacteur
Le contrôle de la valeur du pH est très important pour la culture de cellules animales. Le pH peut affecter l'adhérence, la croissance, la survie et d'autres fonctions des cellules animales. La plage de pH des cellules animales est généralement comprise entre 6,8 et 7,4. Les valeurs de pH inférieures à 6,8 ou supérieures à 7,4 auront un effet néfaste sur les cellules.
Yuan Jianqin et al. ont défini 6 valeurs de pH différentes (6,4, 6,8, 7,2, 7,4, 7,6, 7,8) pour observer la croissance des fibroblastes d'embryons de poulet. Les résultats ont montré que les fibroblastes d'embryons de poulet se développaient mieux et de manière plus stable dans la plage de 7,4 à 7,6.
Lu Minghua et al. Le bioréacteur BC-7L a été utilisé pour cultiver des cellules BHK-21 en suspension et a vérifié que les changements de pH dans une certaine petite plage n'auront pas d'impact important sur la croissance cellulaire, mais si le changement est important, il entraînera une croissance lente et en mauvais état des cellules. Les résultats expérimentaux montrent que lorsque le pH est de 7,4, la croissance cellulaire est optimale.
4. Effet de l'OD sur la culture en bioréacteur
L'oxygène dissous dans le bioréacteur est obtenu en faisant passer un mélange d'oxygène et d'air dans le milieu de culture à travers un distributeur de bulles. La forme structurelle du distributeur de bulles détermine en grande partie l'état de l'oxygène dissous dans le bioréacteur.
Le sous-système de contrôle de l'oxygène dissous est divisé en deux systèmes principaux : la ventilation de surface et la ventilation profonde. Le système de ventilation profonde utilise un générateur de microbulles pour fournir de l'oxygène dissous. Les bulles sont petites et uniformes, et l'effet de transfert d'oxygène dissous est bon. De plus, l'effet de transfert de masse et de transfert de chaleur est considérablement augmenté en optimisant la conception avec la lame d'agitation. La ventilation de surface peut injecter rapidement de l'air frais dans le réacteur et la couche de surface, augmentant ainsi le coefficient de transfert d'oxygène liquide de surface.
Le maintien d'une certaine concentration en oxygène dissous (OD) sans endommager les cellules est un facteur clé dans la culture à grande échelle de cellules animales. Les cellules ne peuvent pas survivre dans des conditions hypoxiques. Une teneur en oxygène dissous trop faible affectera le métabolisme cellulaire et donc la croissance cellulaire ; une teneur en oxygène dissous trop élevée aura non seulement un effet toxique sur les cellules, inhibera la croissance cellulaire, mais augmentera également les coûts de production.
La demande en oxygène des cellules est différente à différents stades de croissance. La capacité de consommation d'oxygène des cellules dans la période de croissance logarithmique est particulièrement forte. En général, la concentration en oxygène dissous dans les processus de culture à grande échelle est contrôlée à 20 % à 60 % de saturation en air. Une certaine concentration en oxygène dissous peut être maintenue en ajustant le rapport air, oxygène et azote dans l'alimentation en gaz ou en augmentant la vitesse d'agitation.