Lufthebe-Bioreaktor für biologische Zellsuspensionskulturen

Übersicht über den Airlift-Bioreaktor

Airlift-Bioreaktoren sind selbst bei niedrigen Flüssigkeitsschergeschwindigkeiten für die Herstellung hochdichter Zellkulturen geeignet.

Funktionsprinzip

Der Airlift-Bioreaktor nutzt einen nicht sprudelnden Mechanismus zur Sauerstoffübertragung an der Grenzfläche für die Gas-Flüssigkeits-Vermischung durch die Rezirkulation des Luftstroms. Dieser Mechanismus sorgt nicht nur für eine hohe Sauerstoffübertragungseffizienz, sondern vermeidet auch Zellschäden, die durch die Oberflächenspannung der Blasen und die hohe Scherkraft der Rührflügel in herkömmlichen Bioreaktoren verursacht werden. Der Gasstrom durch den umgekehrten, kegelstumpfförmigen Tank erzeugt eine stabile Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche, die eine homogene Vermischung der Flüssigkeiten gewährleistet. Seine Schergeschwindigkeit beträgt in der Regel weniger als 20 pro Sekunde, was für den Einsatz in scherempfindlichen Zellen, wie z. B. tierischen Zellen oder Pflanzenzellkulturen, geeignet ist.

Hauptmerkmale

• Nicht sprudelnder Mechanismus für den Sauerstofftransfer an der Grenzfläche: Er verbessert die Sauerstoffübertragungseffizienz, stellt sicher, dass die Zellen im Reaktor ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden, und reduziert die Schäden an den Zellen, die durch die Luftblasen in herkömmlichen Sprudelreaktoren verursacht werden.
• Geringe Scherung: Da keine Rührflügel und Durchgangsrohre am Boden vorhanden sind, wird die durch mechanisches Rühren erzeugte Scherkraft reduziert, wodurch physische Schäden an den Zellen vermieden werden, was für eine Kultur mit hoher Dichte sehr geeignet ist.
• Umgekehrter kegelstumpfförmiger Tank: Das Design bietet eine größere Gas-Flüssigkeits-Verbindungsfläche, optimiert die Gasübertragung und den Flüssigkeitsfluss und macht das Strömungsfeld des Reaktors stabiler.
• Fluder-Zahl Fr-Verstärkung: Er verfügt über ausgezeichnete Prozessverstärkungseigenschaften, die eine gleichbleibende Reaktorleistung während des Verstärkungsprozesses und die Stabilität der Großproduktion gewährleisten.
• Hochdichte Zellkultur: Durch optimierte Stoffübergangs- und Mischverfahren kann eine hochdichte und hochlebensfähige Zellkultur erreicht werden, die für anspruchsvolle biopharmazeutische und zelltherapeutische Anwendungen geeignet ist.
• Intelligentes Steuerungssystem: Ausgestattet mit einer intelligenten Bedienoberfläche unterstützt es die lokale Online-Überwachung wichtiger Daten wie pH-Wert, DO, Temperatur und Drehzahl sowie die Erstellung von Datenberichten und Kurven.
• Fernüberwachung und -steuerung: Unterstützt die Fernüberwachung von Parametern und die Prozessanpassung, erfüllt die Anforderungen der FDA 21CFR Teil 11 für elektronische Aufzeichnungen und elektronische Signaturen und entspricht den strengen Qualitätsmanagementstandards der modernen Pharmaindustrie.
• Maßgeschneiderte Dienstleistungen: Kann je nach den Bedürfnissen des Anwenders hinsichtlich Rohrleitungen, Zubehör und Membranmaterialien angepasst werden, um die Leistung der Anlage in einer bestimmten Anwendung sicherzustellen.

Anwendungsbereiche

• Biopharmazeutische Industrie: Weit verbreitet in der großtechnischen Herstellung biologischer Arzneimittel, geeignet für Impfstoffe, rekombinante Proteine, Antikörper und andere Zellkulturproduktionen.
• Zellkultur und Zelltherapie: Geeignet für hochdichte, hochaktive Zellkulturen wie Stammzellen, Tumorzellen und andere Zelllinien, um eine hohe Zellüberlebensrate und funktionelle Expression im Kulturprozess zu gewährleisten.
• Zellfabriken und Bioreaktionstechnik: Kann für die Kultur von Zellfabriken verwendet werden, die durch Gentechnik hergestellt werden, beispielsweise für die Herstellung von Arzneimittelwirkstoffen oder anderen hochwertigen Verbindungen.
• Großtechnische industrielle Fermentation: In großtechnischen Fermentationsprozessen sind Airlift-Bioreaktoren in der Lage, den Bedarf an effizientem Sauerstofftransfer zu decken und gleichzeitig Schäden an Mikroorganismen oder Zellen zu vermeiden. Sie werden häufig in einer Vielzahl von mikrobiellen Fermentationsprozessen eingesetzt.
• Bioenergieproduktion: Sie wird bei der Herstellung von Bioenergie durch Zellkultur oder mikrobielle Fermentation eingesetzt, beispielsweise bei der Produktion von Ethanol, Biodiesel und anderen Bioenergieträgern.