Question 1

Was ist der Hauptunterschied zwischen Batch- und kontinuierlichen Bioreaktoren?

Accepted Answer

Batch-Reaktoren sind geschlossene Systeme, die alle für die Zellkultur benötigten Komponenten enthalten, wobei Nährstoffe verbraucht werden und Abfall sich ansammelt. Kontinuierlich gerührte Behälterreaktoren sind offene Systeme, bei denen kontinuierlich frische Nährstoffe zufließen und Zellen mit Abfall ausfließen, was die Kontrolle der Zelldichte durch Abfallentfernung und Nährstoffaufbereitung ermöglicht.

Question 2

Wie wachsen Zellen während des Betriebes eines Chargenreaktors?

Accepted Answer

Batchkulturen durchlaufen vier klassische Wachstumsphasen. Zellen betreten zuerst die Latenzphase und passen sich langsam an ihre Umgebung an. Dann gehen sie in die logarithmische Phase über und teilen sich exponentiell, bis die Nährstoffe erschöpft sind oder toxische Nebenprodukte sich ansammeln. Das Wachstum verlangsamt sich, wenn die Zellen die stationäre Phase erreichen, was die Möglichkeit bietet, das gewünschte Produkt aus der Kultur zu ernten.

Question 3

Welche Parameter werden in Bioreaktoren kontrolliert, um das Zellwachstum zu optimieren?

Accepted Answer

Mehrere Reaktorparameter werden kontrolliert, um Zellwachstum und -dichte zu maximieren, einschließlich Temperatur, Druck, gelöster Sauerstoff und pH-Wert. Rührer sorgen für homogene Lösungen und versorgen Zellen mit ausreichend Nährstoffen und Sauerstoff. Fermentersysteme sind mit Sonden ausgestattet, um diese Bedingungen kontinuierlich zu messen und optimale Wachstumsumgebungen zu gewährleisten.

Question 4

Warum ist eine Sterilisation vor der Verwendung eines Bioreaktors wichtig?

Accepted Answer

Sterilisation, typischerweise unter Verwendung von Dampf in einem Autoklaven, ist unerlässlich, um Kontaminationen vor der Verwendung des Bioreaktors zu minimieren. Alle Komponenten werden vor der Montage sterilisiert, um Mikroorganismen zu eliminieren, die die Zellkultur beeinträchtigen könnten. Dies gewährleistet eine saubere Umgebung für zuverlässiges Zellwachstum und Produktproduktion.

Question 5

Wie beeinflusst die Verdünnungsrate die Zelldichte in kontinuierlichen Reaktoren?

Accepted Answer

Bei kontinuierlichen Rührkesselreaktoren hängt die Zelldichte im stationären Zustand von der Verdünnungsrate ab, die als Zufuhr- und Abflussrate geteilt durch das Reaktorvolumen berechnet wird. Wenn sich die Verdünnungsrate einem nähert, nimmt die Zelldichte ab. Diese Beziehung ermöglicht es den Betreibern, die endgültige Zelldichte durch Anpassung der Flussraten zu steuern.

Question 6

Was sind praktische Anwendungen der Bioreaktortechnologie in der Biotechnik?

Accepted Answer

Bierbrauerei verwendet Batchreaktoren, in denen Hefe Malzgerste vergärt und Alkohol als Abfallprodukt produziert. Spezielle Reaktoren verbessern die Gewebezüchtung durch die Erhöhung der Zelllebensfähigkeit durch ständiges Mischen und mechanische Stimulation, fördern die Produktion der extrazellulären Matrix und steuern das Zellwachstum und die Zelldifferenzierung für Gewebeengineering und regenerative Medizin Anwendungen.

Question 7

Welche Vorteile und Einschränkungen haben Chargenreaktoren im Vergleich zu kontinuierlichen Reaktoren?

Accepted Answer

Batch-Reaktoren sind einfach und kostengünstig, haben aber eine begrenzte Zelldichte. Kontinuierliche Reaktoren erreichen höhere Zelldichten, bergen aber das Risiko der Aggregation bei sehr hohen Dichten, was die Wachstumseffizienz reduziert. Längere kontinuierliche Fermentationsperioden erhöhen das Kontaminationsrisiko und erfordern sorgfältige Überwachung und Wartung, um die Produktqualität zu gewährleisten.

Batch- und kontinuierliche Bioreaktoren - Bewertungsquiz