1. Biorreactor agitado
Los biorreactores agitados se basan en paletas de agitación para proporcionar la potencia necesaria para agitar la fase líquida. Tiene un amplio rango de operación, buena mezcla y uniformidad de concentración, por lo que es ampliamente utilizado en reacciones biológicas.
Sin embargo, debido a que las células animales no están protegidas por paredes celulares, son muy sensibles al cizallamiento y la agitación mecánica directa puede dañarlas fácilmente. El biorreactor agitado tradicional para microorganismos obviamente no es adecuado para el cultivo de células animales.
Por lo tanto, se han mejorado los biorreactores agitados en el cultivo de células animales, incluida la mejora de la forma de suministro de oxígeno, la forma de las paletas de agitación y la adición de accesorios en el reactor.
(1) Mejora de la forma de suministro de oxígeno.
En general, los biorreactores agitados suelen ir acompañados de burbujeo para proporcionar el oxígeno necesario para el crecimiento celular. Dado que las células animales también son sensibles al cizallamiento del burbujeo, se ha trabajado mucho para mejorar la forma en que se suministra oxígeno.
El suministro de oxígeno en jaula es uno de los métodos de suministro de oxígeno de los biorreactores de células animales agitadas, es decir, las burbujas están separadas por una malla de alambre y no entran en contacto directo con las células. Esto asegura la mezcla con el menor cizallamiento posible para cumplir con los requisitos de crecimiento celular.
(2) Mejora de la paleta de agitación
La forma de la paleta agitadora tiene una gran influencia en el crecimiento celular. La mejora en este sentido considera principalmente cómo reducir la fuerza de corte en las células. Algunas personas han mejorado la forma de la paleta de agitación y agregado accesorios en el reactor. Los experimentos muestran que el biorreactor mejorado es adecuado para el cultivo de alta densidad de células sensibles al cizallamiento. El biorreactor utiliza una paleta agitadora de cinta de doble hélice con 3 deflectores de superficie montados en la cubierta de la brida superior. El ángulo incluido de cada placa deflectora con respecto a la dirección radial es de 30° y se inserta verticalmente en la superficie del líquido. La presencia de deflectores reduce los vórtices en la superficie del líquido. Un biorreactor de este tipo mantiene una pequeña fuerza de corte y, en el experimento de cultivo de células de insectos, la densidad de cultivo final alcanza las 6 × 106 células/mL y la tasa de supervivencia supera el 98 %.
2. Biorreactor sin agitación
La mayor desventaja del biorreactor agitado para el cultivo de células animales es que la fuerza de corte es grande y las células se dañan fácilmente. Aunque se han realizado varias mejoras, este problema sigue siendo difícil de evitar. Por el contrario, los reactores sin agitación generan menos fuerza de corte y muestran grandes ventajas en el cultivo de células animales.
(1) El biorreactor de lecho empacado es un relleno de cierto material en el reactor para que las células crezcan de forma adherente. La solución nutritiva se proporciona mediante perfusión circulante y se puede reponer continuamente durante el ciclo. El oxígeno requerido para el crecimiento celular también puede ser transportado por la solución nutritiva circulante fuera del reactor, de modo que las burbujas de aire no dañen las células. Este tipo de biorreactor tiene una fuerza de cizallamiento baja y es adecuado para el crecimiento celular de alta densidad.
(2) Los biorreactores de fibra hueca se usan ampliamente en el cultivo de células animales debido a su pequeña fuerza de corte. Este tipo de reactor consta de tubos de fibra hueca, cada uno de los cuales tiene un diámetro interior de aproximadamente 200 μm y un espesor de pared de 50 a 70 μm. La pared del tubo es una membrana porosa. Las moléculas pequeñas como el O2 y el CO2 pueden difundirse libremente a través de la membrana. Las células animales se adhieren a la pared exterior del tubo de fibra hueca para crecer, lo que puede obtener oxígeno fácilmente.
(3) El biorreactor Airlift también es uno de los equipos comúnmente utilizados para realizar cultivos de alta densidad de células animales, que se caracteriza por una estructura simple y una operación conveniente. Algunas personas han utilizado la tecnología de cultivo de microportadores en el biorreactor de transporte aéreo para estudiar las condiciones tecnológicas del cultivo de alta densidad de células Vero. Se demostró que las células Vero se cultivaron suspendiendo microportadores en el biorreactor airlift. Bajo la condición de agregar una cantidad adecuada de agente protector y suficiente suministro de nutrientes, las células podrían crecer normalmente en la superficie de los microportadores y la densidad final podría alcanzar 1,13 × 106 células/mL.
