Question 1

В чем заключается основное различие между периодическими и непрерывными биореакторами?

Accepted Answer

Периодические реакторы представляют собой закрытые системы, содержащие все компоненты, необходимые для культивирования клеток, в которых питательные вещества потребляются, а продукты жизнедеятельности накапливаются. Реакторы непрерывного перемешивания являются открытыми системами, в которых свежие питательные вещества поступают непрерывно, а клетки вместе с продуктами жизнедеятельности выводятся, что позволяет контролировать плотность клеток за счет удаления отходов и восполнения питательной среды.

Question 2

Как растут клетки при работе биореактора в периодическом режиме?

Accepted Answer

Периодические культуры проходят четыре классические фазы роста. Сначала клетки вступают в лаг-фазу, медленно адаптируясь к окружающей среде. Затем наступает лог-фаза, в течение которой клетки делятся экспоненциально до истощения питательных веществ или накопления токсичных побочных продуктов. По мере перехода клеток в стационарную фазу рост замедляется, что дает возможность выделить целевой продукт из культуры.

Question 3

Какие параметры контролируются в биореакторах для оптимизации роста клеток?

Accepted Answer

Для максимизации роста и плотности клеток контролируются многочисленные параметры реактора, включая температуру, давление, содержание растворенного кислорода и pH. Импеллеры обеспечивают гомогенность растворов и снабжают клетки достаточным количеством питательных веществ и кислорода. Системы ферментеров оснащены датчиками для непрерывного измерения этих показателей, что позволяет поддерживать оптимальные условия для роста.

Question 4

Почему стерилизация перед использованием биореактора имеет важное значение?

Accepted Answer

Стерилизация, обычно проводимая с использованием пара в автоклаве, необходима для предотвращения контаминации перед использованием биореактора. Все компоненты стерилизуют перед сборкой, чтобы уничтожить микроорганизмы, которые могут помешать культивированию клеток. Это обеспечивает чистую среду для надежного роста клеток и получения продукта.

Question 5

Как скорость разбавления влияет на плотность клеток в реакторах непрерывного действия?

Accepted Answer

В реакторах с непрерывным перемешиванием плотность клеток в стационарном состоянии зависит от скорости разбавления, которая рассчитывается как отношение скорости подачи и отвода среды к объему реактора. По мере приближения скорости разбавления к единице плотность клеток снижается. Данная зависимость позволяет операторам контролировать конечную плотность клеток путем регулировки скорости потока.

Question 6

Каковы практические области применения технологий биореакторов в биоинженерии?

Accepted Answer

При пивоварении используются периодические реакторы, в которых дрожжи ферментируют соложеного ячменя, вырабатывая спирт в качестве побочного продукта. Специализированные реакторы расширяют возможности тканевой инженерии, повышая жизнеспособность клеток за счет постоянного перемешивания и механической стимуляции, что способствует выработке внеклеточного матрикса и направляет рост и дифференцировку клеток для применения в тканевой инженерии и регенеративной медицине.

Question 7

Каковы преимущества и ограничения периодических реакторов по сравнению с проточными?

Accepted Answer

Периодические реакторы просты в использовании и экономичны, однако в них достигается ограниченная плотность клеток. В реакторах непрерывного действия плотность клеток выше, но при очень высоких значениях возникает риск агрегации, что снижает эффективность роста. Длительные периоды непрерывной ферментации повышают риск контаминации, что требует тщательного мониторинга и технического обслуживания для обеспечения качества продукта.

Биореакторы периодического и непрерывного действия - Оценочный тест