Name: growing cells in bioreactors
Uploaded: 2023-04-30T06:32:43.000Z
Duration: 9 min 40 s
Channel: JoVE

<div class="chapter_text" id="script_0">
Bioreactors, הידוע גם בשם תסיסה, הם מערכות תרבית תאים המספקות סביבות צמיחה מתאימות. שני סוגים של bioreactors משמשים בדרך כלל תרבית התא, אצווה ו bioreactors טנק מעורבב מתמשך. כור אצווה הוא מערכת כלי שיט סגורה המכילה את כל הרכיבים הדרושים לתרבות התאים, ואילו כור טנקים מעורבב רציף הוא מערכת פתוחה שבה הרכיבים זורמים באופן פעיל פנימה והחוצה, ומאפשרים פינוי פסולת וחידוש החומרים המזינים. כדי למקסם את צמיחת התא ואת צפיפות התאים, ניתן לשלוט בפרמטרים מרובים של הכור עבור שתי המערכות, כולל טמפרטורה, לחץ, חמצן מומס ו- pH. וידאו זה יציג את עקרונות היסוד מאחורי אצווה וכורים רציפים ולהדגים הליך המפרט את השימוש בהם במעבדה.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_1">
הסוג הפשוט ביותר של bioreactor הוא כור אצווה, שהוא מערכת סגורה המכילה מדיה תרבית תאים ואוכלוסיית תאים. ככל שהתאים גדלים, הם צורכים את החומרים המזינים ומופרשים פסולת, המצטברת בכלי הדם. כורי טנקים מעורבבים רציפים משמשים גם, שהם מערכות פתוחות שבהן חומרים מזינים זורמים ברציפות פנימה, ותאים ופסולת תאים זורמים החוצה. זה מאפשר שליטה על צפיפות התא באמצעות הסרת פסולת וחידוש החומרים המזינים. לפני השימוש בכל אחת מהמערכות, הרכיבים מעוקרים, בדרך כלל באמצעות קיטור על מנת למתן את הזיהום. כאשר הכור מורכב במלואו, מדיה תרבותית סטרילית מתווספת לכלי הראשי ולאחר מכן מחוסנת עם תרבות המתנע. במהלך השימוש, ערבוב חמצון נשלטים עם השימוש של דוחפים כדי לשמור על פתרון הומוגני שבו תאים מסופקים עם כמויות מספיקות של חומרים מזינים וחמצן הדרושים לצמיחה. בנוסף, מערכות מיכלי תסיסה מצוידות לעתים קרובות בבדיקות למדידת תנאים כגון טמפרטורה, חמצן מומס ו- pH כדי להבטיח תנאים אופטימליים לצמיחה. במהלך צמיחת אצווה, אוכלוסיית התאים עוברת שלבי צמיחה קלאסיים. ראשית, התאים נכנסים לשלב ההשהיה, שבו התאים גדלים לאט כשהם מסתגלים לסביבתם. לאחר מכן, תאים נכנסים לשלב יומן ומתחלקים בקצב מעריכי עד שהתוצרי החומרים המזינים מותשים או תוצרי לוואי רעילים מגיעים לרמה קריטית. בסופו של דבר, הצמיחה מאטה והתאים מגיעים לשלב הנייח המספק הזדמנות לקצור את תוצר העניין מהתרבות. המוצר מופרש על ידי התאים ונאסף ישירות ממרק התרבות, או שהמוצר נשאר בתא ויש להסירו באמצעות תמה של התא. לאחר הקציר, הכור מוכן לאצווה חדשה של תרבית תאים על ידי ניקוי ועיקור.
כורי טנקים מעורבבים רציפים מציגים דפוסי צמיחה דומים בתחילה ומגיעים לצפיפות תאים קבועה בפעולה יציבה. עם זאת, צפיפות תאים זו תלויה בקצב הדילול, שהוא קצב ההזנה והשקפים חלקי נפח הכור. לכן, ככל שקצב הדילול מתקרב לאחד, צפיפות התאים פוחתת. כאשר שוקלים תצורות bioreactor, כדאי לזכור כי כורי אצווה משמשים לעתים קרובות בגלל הפשטות שלהם עלות נמוכה, אם כי צפיפות התא מוגבלת. כורים רציפים מסוגלים להגדיל את צפיפות התאים. עם זאת, בצפיפות תאים גבוהה צבירה יכולה להתרחש, מניעת צמיחה אופטימלית. בנוסף, תקופות ארוכות יותר של תסיסה יכול להגביר את הסיכון של זיהום התרבות.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_2">
עכשיו שהכנסנו אצווה וכורים רציפים, בואו נבחן הליך עבור שניהם, החל בכור האצווה. לפני השימוש בכור אצווה, מדיה סלולרית מתווספת לכלי תגובה נקי. לאחר מילוי, רכיבי כלי הדם נשטפים במים דהיוניים ומורכבים. הרכיבים כוללים את צלחת הראש, צינור הקציר לדגימת תרבות, מדחף לשמירה על אחידות תרבותית וחימצון תקשורתי, ו- gas sparger כדי לספק עירוי גז לתרבות. ההרכבה ממשיכה בהתקנת בדיקה של חמצון כדי למדוד את תכולת החמצן המומסת בכלי, קווי הזנה להוספת חומצה או בסיס לשליטה ב- pH, ובדיקת pH מכוילת. כאשר כל הרכיבים מותקנים, הכור המורכב מעוקר באמצעות autoclave. כלי השיט מותקן לאחר מכן בבסיס התסיסה, שם מחוברים למחשב גם בדיקת ה-pH וגם בדיקת החמצן. בנוסף, בדל הגז מחובר לרוטמטר גז, המודד את קצב הזרמת הגז. בשלב זה, המדחף מופעל וזרימת הגז, הטמפרטורה והתסיסה של כלי השיט מותאמים עד שהפרמטרים הרצויים מושגים. נמל החיסון מעוקר לאחר מכן עם אלכוהול ותרבות המתנע מחולקת לספינת הכור. במהלך הפעולה, דגימות תרבית תאים מצוירות בנקודות זמן נבחרות כדי לבנות עקומת גדילה המבוססת על מדידות צפיפות תאים. כאשר צפיפות התא מגיעה לרמה הרצויה, התרבות נעצרת והתאים נקצרים מהכלי באמצעות סדרה של שלבי סינון. תכולת כלי הדם הנותרים מסולקת משימוש אקונומיקה או תוכן מיקרוביאלי אחר.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_3">
בדומה לכורים אצווה, כורים טנקים מעורבבים מתמשכים, המכונים לעתים כימותרפיה, דורשים את הרכיבים הבודדים שלהם לשטוף ביסודיות עם מים deionized לפני ההרכבה. לאחר ניקוי, הרכבת stirrer ורכיבי פיר כונן מצוידים יחד, ואת כלי הכור מלא במים deionized כדי לשפר את העיקור במהלך autoclaving. בדיקות חמצן, pH וטמפרטורה מומסות מכוילות, ולאחר מכן מותקנות. עם כלי הרכבה מלא, הכור מעוקר באמצעות autoclave. לאחר עיקור, כלי השיט ממוקם בז'קט חום כדי לשלוט בטמפרטורה שלו, ואת הבדיקות המכוילות מחוברים. לאחר מכן, carboy התקשורת ואספקת האוויר עם מסנן סטרילי מחוברים לפני הפעלת זרימת האוויר. כלי השיט מצויד במדיה סטרילית על ידי ביטול ההצתה של צינורות הקארבוי, ולאחר מכן הפעלת תוכנית התסיסה הבסיסית. כאשר התקשורת זורמת לתוך הכור הפעיל, נמל החיסון מעוקר באלכוהול לפני שמיליטר אחד של תרבות המתנע מתווסף לכלי השיט. במהלך הפעולה, דגימות תרבות נלקחות בנקודות זמן נבחרות כדי למדוד את צפיפות התאים. נתונים אלה משמשים לאחר מכן לבניית עקומת צמיחה. צמיחה אופטימלית מושגת כאשר התרבות מגיעה למצב יציב, כלומר צפיפות התאים נשארת קבועה.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_4">
עכשיו שלמדתם על אצווה וכורים מתמשכים של טנקים מעורבבים, בואו נסתכל על כמה יישומים מעשיים של הטכנולוגיה הזו. בירה מבשלת מבוצעת בדרך כלל על ידי גידול שמרים במערכת כור אצווה. קבוצה של מרכיבים בסיסיים המורכבים מים מטוהרים, שעורה מאלט, כשות, שמרים מתווספים לכור. השעורה מאלט מגרה את תהליך התסיסה על ידי מתנהג כמקור מזון עשיר בסוכר עבור שמרים, אשר, כאשר נצרך, תוצאות הייצור של אלכוהול כמוצר פסולת. לאחר שהתערובת הגיעה ליעדה של אלכוהול, או מותססת למשך הזמן שנקבע, ניתן לסנן אותה, לארוז אותה ולהותיר אותה לגיל כדי לגרום לפחמה לפני הפצת המוצר הסופי. כורים סטנדרטיים יכולים גם להיות מותאמים אישית למטרות מיוחדות. לדוגמה, כורים מיוחדים יכולים לשמש כדי להגדיל את הכדאיות התא של פיגומים רקמה באמצעות תאים משופרים והפצה תזונתית על ידי ערבוב מתמיד. בו זמנית, גירוי מכני יכול להיות מיושם על הפיגומים כדי לעודד ייצור מטריצה חוץ תאית באופן פעיל ישיר צמיחת תאים ובידול. הפיגומים המתקבלים שיפרו את התכונות הפיזיולוגיות והמכניות, מה שהופך אותם למושכים להשתה.
</div>
<div class="chapter_text" id="script_5">
הרגע צפית בסרטון של יובה על אצווה וכורים רציף. עכשיו אתה צריך להבין איך אצווה ו bioreactors טנק מעורבב מתמשך לעבוד, וכיצד מערכות אלה ניתן ליישם בתחום bioengineering. תודה שצפיתם.
</div>

אצווה וביו-רקטורים רציפים

Batch and Continuous Bioreactors

Bioreactors משמשים לגידול אורגניזמים בכמויות גדולות, ובכך מאפשרים ייצור כמויות גדולות של מוצר היעד. כורים אלה יכולים להיות כורי אצווה, המכילים את כל הרכיבים הדרושים לצמיחת תאים, או כורים רציפים, אשר יש יציאות מפרצון ושקע המאפשרים תוספת של מדיה צמיחה טרייה ופינוי פסולת תאים.
וידאו זה מציג אצווה וכורים רציפים ומדגים את השימוש ביו-ראקטורים לגידול חיידקים במעבדה. לבסוף, וידאו זה שוקל כיצד כורים אלה משמשים בתחום הביו-הנדסה כדי לייצר מוצרים כגון טיפול בחלבון או אפילו בירה.

Bioreactors are used to grow organisms in large volumes, thereby enabling the production of mass quantities of the target product. These reactors can be ...

ביו-ריאקטורים, הידועים גם בשם תסיסה, הם מערכות תרבית תאים המספקות סביבות גידול מתאימות. שני סוגים של ביו-ריאקטורים נמצאים בשימוש נפוץ בתרבית תאים, אצווה וביו-ריאקטורים של מיכל ערבוב רציף. כור אצווה הוא מערכת כלי סגור המכילה את כל הרכיבים הדרושים לתרבית תאים, ואילו כור מיכל מעורבב רציף הוא מערכת פתוחה שבה רכיבים זורמים באופן פעיל פנימה והחוצה, ומאפשרים פינוי פסולת וחידוש חומרי הזנה. כדי למקסם את צמיחת התאים וצפיפות התאים, ניתן לשלוט בפרמטרים מרובים של כור עבור שתי המערכות, כולל טמפרטורה, לחץ, חמצן מומס ו-pH. סרטון זה יציג את העקרונות הבסיסיים מאחורי כורים אצווה ורציפים וידגים נוהל המפרט את השימוש בהם במעבדה. הסוג הפשוט ביותר של ביו-ריאקטור הוא כור האצווה, שהוא מערכת סגורה המכילה אמצעי תרבית תאים ואוכלוסיית תאים. ככל שהתאים גדלים, הם צורכים את החומרים המזינים ומפרישים פסולת, המצטברת בכלי. משתמשים גם בכורים עם מיכל ערבוב רציף, שהם מערכות פתוחות שבהן חומרים מזינים זורמים פנימה ללא הרף, ותאים ופסולת תאים זורמים החוצה. זה מאפשר שליטה בצפיפות התאים באמצעות פינוי פסולת וחידוש חומרים מזינים. לפני השימוש בכל אחת מהמערכות, הרכיבים עוברים סטריליזציה, בדרך כלל באמצעות קיטור על מנת להפחית את הזיהום. כאשר הכור מורכב במלואו, מתווספת מצע תרבית סטרילי לכלי הראשי ולאחר מכן מחוסנת בתרבית מתנע. במהלך השימוש, ערבוב וחמצון נשלטים באמצעות אימפלרים כדי לשמור על תמיסה הומוגנית שבה התאים מסופקים עם כמויות מספיקות של חומרים מזינים וחמצן הדרושים לצמיחה. בנוסף, מערכות מיכלי תסיסה מצוידות לרוב בבדיקות למדידת תנאים כגון טמפרטורה, חמצן מומס ו-pH כדי להבטיח תנאים אופטימליים לצמיחה. במהלך גידול אצווה, אוכלוסיית התאים עוברת שלבי גידול קלאסיים. ראשית, התאים נכנסים לשלב הפיגור, שבו התאים גדלים לאט כשהם מסתגלים לסביבתם. לאחר מכן, תאים נכנסים לשלב הלוג ומתחלקים בקצב אקספוננציאלי עד שהחומרים המזינים מוצים או תוצרי לוואי רעילים מגיעים לרמה קריטית. בסופו של דבר, הצמיחה מואטת והתאים מגיעים לשלב הנייח המספק הזדמנות לקצור את התוצר המעניין מהתרבית. המוצר מופרש על ידי התאים ונאסף ישירות ממרק התרבית, או שהמוצר נשאר בתא ויש להסירו באמצעות ליזה של תאים. לאחר הקטיף, הכור מוכן לאצווה חדשה של תרבית תאים על ידי ניקוי ועיקור. כורי טנק מעורבבים רציפים מציגים דפוסי צמיחה דומים בהתחלה ומגיעים לצפיפות תאים קבועה בפעולה במצב יציב. עם זאת, צפיפות תאים זו תלויה בקצב הדילול, שהוא קצב ההזנה והשפכים חלקי נפח הכור. לפיכך, ככל שקצב הדילול מתקרב לאחד, צפיפות התאים יורדת. כאשר בוחנים תצורות ביו-ריאקטור, כדאי לזכור כי כורי אצווה משמשים לעתים קרובות בגלל פשטותם ועלותם הנמוכה, אם כי צפיפות התאים מוגבלת. כורים רציפים מסוגלים להגדיל את צפיפות התאים. עם זאת, בצפיפות תאים גבוהה יכולה להתרחש צבירה המונעת צמיחה אופטימלית. בנוסף, תקופות תסיסה ארוכות יותר עלולות להגביר את הסיכון לזיהום תרבית. כעת, לאחר שהצגנו כורי אצווה וכורי אצווה רציפים, בואו נבחן נוהל עבור שניהם, החל מכור האצווה. לפני השימוש בכור אצווה, מדיה תאית מתווספת לכלי תגובה נקי. לאחר המילוי, רכיבי הכלי נשטפים במים נטולי יונים ומורכבים. הרכיבים כוללים את לוחית הראש, צינור הקציר לדגימת תרבית, מאיץ לשמירה על אחידות התרבות וחמצון המדיה, ומזרז גז לאספקת עירוי גז לתרבות. ההרכבה ממשיכה בהתקנת בדיקת חמצון למדידת תכולת החמצן המומס בכלי, קווי הזנה להוספת חומצה או בסיס לבקרת pH ובדיקת pH מכוילת. כאשר כל הרכיבים מותקנים, הכור המורכב מעוקר באמצעות חיטוי. לאחר מכן מותקן הכלי בבסיס התסיסה, שם מחוברים למחשב גם בדיקת ה-pH וגם בדיקת החמצן. בנוסף, מזרז הגז מחובר לסיבוב גז, המודד את קצב זרימת הגז. בשלב זה, האימפלר מופעל וזרימת הגז, הטמפרטורה ותסיסת הכלי מותאמים עד להשגת הפרמטרים הרצויים. לאחר מכן מעקרים את פתח החיסון באלכוהול ותרבית המתנע מוזרקת לכלי הכור. במהלך הפעולה, דגימות תרבית תאים נמשכות בנקודות זמן נבחרות כדי לבנות עקומת גדילה המבוססת על מדידות צפיפות התאים. כאשר צפיפות התאים מגיעה לרמה הרצויה, התרבית נעצרת והתאים נקצרים מהכלי באמצעות סדרה של שלבי סינון. תכולת הכלי הנותרת נפטרת באמצעות אקונומיקה או תוכן אנטי-מיקרוביאלי אחר. בדומה לכורי אצווה, כורי מיכל ערבוב רציף, הנקראים לפעמים כימוסטטים, דורשים שטיפה יסודית של הרכיבים האישיים שלהם במים נטולי יונים לפני ההרכבה. לאחר הניקוי, מכלול הבוחש ורכיבי גל ההינע מותקנים יחד, וכלי הכור מתמלא במים נטולי יונים כדי לשפר את העיקור במהלך החיטוי. בדיקות חמצן, pH וטמפרטורה מומסות מכוילות, ולאחר מכן מותקנות לאחר מכן. כאשר הכלי מורכב במלואו, הכור מעוקר באמצעות חיטוי. לאחר העיקור, הכלי מונח במעיל חום כדי לשלוט בטמפרטורה שלו, והבדיקות המכוילות מחוברות. לאחר מכן, קרבוי המדיה ואספקת האוויר עם פילטר סטרילי מחוברים לפני הפעלת זרימת האוויר. הכלי מוכן במדיה סטרילית על ידי שחרור צינור הקרבוי, ולאחר מכן הפעלת תוכנית התסיסה הבסיסית. כאשר המדיה זורמת לכור הפעיל, פתח החיסון מעוקר באלכוהול לפני הוספת מיליליטר אחד של תרבית התחלה לכלי. במהלך הפעולה, דגימות תרבית נלקחות בנקודות זמן נבחרות כדי למדוד את צפיפות התאים. נתונים אלה משמשים לאחר מכן לבניית עקומת צמיחה. צמיחה אופטימלית מושגת כאשר התרבית מגיעה למצב יציב, כלומר צפיפות התאים נשארת קבועה. כעת, לאחר שלמדת על כורי טנק מערבבים אצווה ורציף, בואו נסתכל על כמה יישומים מעשיים של טכנולוגיה זו. בישול בירה מתבצע בדרך כלל על ידי גידול שמרים במערכת כור אצווה. לכור מוסיפים סט של מרכיבים בסיסיים המורכבים ממים מטוהרים, שעורה מאלט, כשות ושמרים. השעורה המלט מגרה את תהליך התסיסה בכך שהיא פועלת כמקור מזון עשיר בסוכר לשמרים, אשר כאשר הוא נצרך מביא לייצור אלכוהול כתוצר פסולת. לאחר שהתערובת הגיעה לתכולת האלכוהול היעד שלה, או תססה למשך פרק הזמן שנקבע, ניתן לסנן, לארוז ולהשאיר אותה להתיישן כדי לגרום לגז לפני הפצת המוצר הסופי. כורים סטנדרטיים יכולים להיות מותאמים גם למטרות מיוחדות. לדוגמה, ניתן להשתמש בכורים מיוחדים כדי להגביר את כדאיות התאים של פיגומי רקמות באמצעות חלוקה משופרת של תאים וחומרים מזינים על ידי ערבוב מתמיד. במקביל, ניתן ליישם גירוי מכני על הפיגום כדי לעודד ייצור מטריצה חוץ-תאית ולכוון באופן פעיל את צמיחת התאים והתמיינותם. הפיגומים המתקבלים שיפרו את התכונות הפיזיולוגיות והמכניות, מה שהופך אותם לאטרקטיביים להשתלה. זה עתה צפיתם בסרטון של ג'וב על כורים באצווה ובערבוב מתמשך. כעת עליך להבין כיצד פועלים ביו-ריאקטורים של מיכל אצווה וערבוב רציף, וכיצד ניתן ליישם מערכות אלה בתחום הביו-הנדסה. תודה שצפית.

Education

JoVE Science Education

Engineering

הנדסה

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

growing cells in bioreactors

Bioreactors are used to grow organisms in large volumes. This makes it possible to produce large amounts of a target product. In laboratory and bioengineering settings, they provide a controlled place for cell growth and product formation.

The two main reactor types are batch reactors and continuous reactors. A batch reactor contains all of the materials needed for cell growth at the start. A continuous reactor has inlet and outlet ports, so fresh growth media can be added while cell waste is removed.

This page also shows how bioreactors are used to grow bacteria in the laboratory. These systems help explain how bioengineering can produce useful products. Examples include protein therapeutics and even beer.

Growing Cells in Bioreactors

overview of biomaterials

Biomaterials in Medicine and Engineering

Biomaterials are materials designed to interact well with biological organisms or molecules. They may come from an organism, be produced by an organism, or be made as a synthetic polymer. Because of these properties, engineers use biomaterials in medicine and other biological applications. These materials are used in tissue engineering, biosensing, and drug delivery. Tissue engineering uses materials to support the growth or repair of tissues. Biosensing uses materials to detect biological...

collagen hydrogels

Porcine Collagen for Tissue Engineering

Collagen is a useful biomaterial with uses that go beyond the lab. It has also found commercial use in photography. In tissue engineering, collagen can be turned into hydrogels that give engineered tissue support and structure. This page follows the path from porcine skin to a collagen hydrogel. Porcine skin is used as the source of collagen. The material is then prepared for use in tissue engineering applications. The video also shows several applications of collagen and the methods used to...

electrospinning of silk biomaterials

Silk Cocoon Processing for Fiber Mats

Silk cocoons can be processed into a soluble material that is useful for making biomaterials. Silk fibers have been used for fabrics and threads for centuries, but turning them into a versatile pre-polymer solution is a newer technique. That solution can then be shaped into materials with controllable mechanical properties. The process begins with silk worm cocoons. The silk is solubilized, or dissolved, so it can be handled as a liquid-like solution. The video then shows how that silk...

overview of biomem devices

BioMEMs in Diagnostics and Miniaturization

Bio-microelectromechanical systems, or BioMEMs, are microscale devices used in diagnostic settings. They work with very small sample and reagent volumes in vivo and in vitro, which means inside a living body or outside it in a lab. These compact systems support bioengineering research and help make diagnostic tools more efficient. BioMEMs can carry out functions such as filtration, sensing, and synthesis on a tiny scale. Using less material can lower costs and improve sensitivity. The...

microfabrication via photolithography

Photolithography for Silicon Wafer Patterning

Photolithography is a common microfabrication method used to pattern a silicon wafer. It uses light to transfer a design onto the wafer surface. This process helps form the basis for many BioMEM devices. The page also shows how photolithography is carried out in a cleanroom. Cleanroom steps are important because they support careful fabrication of small, detailed features. The video ends by introducing applications of this process in BioMEM device production.

soft lithography

Photolithography for Microfluidic Device Making

Photolithography and soft lithography are used to make BioMEM devices such as microfluidic channels. A microscale pattern is copied by curing an elastomeric polymer over a 3D structure. The result is a polymer piece that can serve as part of a biological device. These polymer structures are then used to build a range of tools. Some are microfluidic channels for biosensing applications. Others are microscale bioreactors that let scientists visualize micro-colonies. The process also shows how...

overview of bioprocess engineering

Bioreactors and Protein Production in Bioprocessing

Bioprocessing uses living organisms to make a desired target product. In many cases, that product is a protein made in a bioreactor, which is a controlled vessel for growing cells. This process often relies on genetically engineered organisms. Engineers design the system so the cells can produce proteins at large scale. That approach is central to making biotherapeutics, which are drugs made from biological materials. Biotherapeutics are important medicines for complex diseases such as...

synthetic biology

Engineering Cells to Produce Proteins

Synthetic biology is a bioengineering method for programming cells to make useful products. In many cases, the goal is to genetically modify an organism so it can produce large amounts of a protein. That protein may already be made by the cell, or it may come from a newly inserted DNA sequence. The process depends on changing an organism’s genetic material. This is done with transformation or transfection, two common ways to introduce DNA into cells. The video also shows how this work is...

batch and continuous bioreactors

Bioreactors are used to grow organisms in large volumes. This makes it possible to produce large amounts of a target product. In laboratory and bioengineering settings, they provide a controlled place for cell growth and product formation. The two main reactor types are batch reactors and continuous reactors. A batch reactor contains all of the materials needed for cell growth at the start. A continuous reactor has inlet and outlet ports, so fresh growth media can be added while cell waste is...

overview of biosensing

How Biosensors Detect Molecules

Biosensors detect biological molecules and chemical contaminants by combining biology with physical measurement. They can identify targets such as proteins or cells, as well as non-biological molecules like chemicals or contaminants. This makes biosensing a useful field for studying and monitoring many kinds of samples. These devices rely on different signal types to find the target molecule. Some biosensors use electrical signals, while others depend on optical, electrochemical, or mechanical...

electrochemical biosensing

Glucose Sensors and Cancer Detection

Electrochemical biosensors detect target molecules by measuring an oxidation-reduction event. That signal changes when a molecule binds to the sensor surface. These sensors helped shape modern biosensing after the first glucose biosensor was invented. The glucose biosensor is a key example of this technology. It shows how electrochemical sensing can track a biological target through a measurable electrical change. The same basic idea also helps explain how electrochemical biosensors can be...

optical biosensing

Detecting Molecules with Light

Optical biosensors detect target molecules with light. They monitor binding by reading an optical signal from the sample. This makes them useful for seeing when a target molecule is present. Some optical biosensors use a label molecule. The label creates a measurable signal, such as fluorescence. Other optical biosensors are label-free and track changes in optical properties, such as refractive index, as binding occurs. This page introduces both label and label-free optical biosensors. It...

overview of tissue engineering

Building Artificial Tissue with Biomaterials

Tissue engineering uses biomaterials, specific cells, and growth factors to build artificial tissue. These engineered tissue constructs are designed for tissue repair and, in some cases, organ replacement. The field focuses on how to make tissue work like natural tissue. It begins with a scaffold, which is a structure that supports cell growth. Cells are then added to the scaffold, and growth factors help encourage proliferation, or cell multiplication. The video also outlines common methods...

histotypic tissue culture

3D Cell Growth on Engineered Matrices

Histotypic tissue culture uses an engineered three-dimensional matrix to grow and propagate cells. Compared with common two-dimensional tissue culture, cells in a 3D setting behave more realistically and better mimic native tissue. The method is useful when high cell density is needed. The process begins by harvesting cells from donor tissue. Those cells are then placed onto an engineered construct for culture. This setup supports growth in a three-dimensional space instead of a flat surface.

whole organ tissue culture

Lung Decellularization and Recellularization

Whole organs can be cultured ex vivo using specialized bioreactors to support repair or replacement of entire organs. In this approach, a donor organ is first stripped of all cells. What remains is the three-dimensional structure of the organ, which can then be repopulated with new cells. The lung is the example shown here. The method uses a dynamic culture system that provides mechanical stimulation, similar to what the organ experiences in the body. This type of culture helps induce native...

bioengineering

This collection covers core bioengineering concepts, which include production of biomaterials, histotypic and whole organ tissue cultures, bioprocessing techniques, and the complex system-level fields of bioMEMs and biosensing.


Explore how batch and continuous bioreactors grow bacteria in large volumes and help produce products like protein therapeutics and beer.

Growing Cells in Bioreactors

Description

Transcript

Tags