淺述生物反應器工作原理
時間：2022.06.24
生物過程是生物系統(tǒng)在生物反應器中進行生化反應的過程。生物反應器是人們對生物有機體進行有控制的培養(yǎng)以生產某種產品或進行特定的反應的容器。
生物反應器中生物系統(tǒng)及其所處環(huán)境構成了相對封閉的生態(tài)系統(tǒng)。在這一生態(tài)系統(tǒng)中，生物系統(tǒng)與環(huán)境因子間存在相互作用。生物系統(tǒng)其表型不僅與基因型密切相關，也與細胞所處的微觀或宏觀環(huán)境條件( 營養(yǎng)種類、pH、溫度、溶解氧、生物反應器的混合與傳遞特性等) 密切相關，也就是說基因型與環(huán)境共同決定了生物系統(tǒng)的表型特征。另一方面，生物過程具有高度非線性和時變性特征，難以用環(huán)境操作參數的檢測與控制為目的的宏觀動力學來表征其復雜的本體特征。
既然宏觀動力學研究并不能真正代表生物細胞體復雜的本體特征，所開展的過程優(yōu)化可能無數據支持。而其微觀影響因素也許只是發(fā)生在基因、酶、細胞或反應器水平的某一個尺度上，最終會在宏觀過程中有所反映，這為研究生物反應器中不同尺度的數據關聯(lián)分析方法提供了線索。以細胞為主體的細胞大規(guī)模培養(yǎng)的生物反應過程呈現出基因分子尺度、細胞尺度與生物反應器尺度的網絡結構，且不同尺度的網絡間有著輸入輸出關系，存在著信息流、物質流與能量流，不同尺度的參數相關關系更能反映生物過程的本質特征，找到影響細胞代謝流的敏感參數是生物過程控制和優(yōu)化的關鍵。
理想的生物反應器系統(tǒng)應該要盡可能對于不同尺度操作參數和狀態(tài)參數進行檢測和分析，從而有可能構建一種優(yōu)化的外在環(huán)境，使微生物的基因表達及代謝調控最有利于某種目的產物的生物合成，最大限度地積累目的產物。
基于上述觀點，我司的生物反應器進行了全方位優(yōu)化，包括各種用于細胞生理代謝特性檢測的先進傳感器、用于生物過程微觀代謝流分析的傳感反應器及控制系統(tǒng)、適用于細菌、細胞生理代謝參數相關分析的計算機軟件包和用于發(fā)酵過程數據處理及遠程分析的計算機互聯(lián)網系統(tǒng)等。該系統(tǒng)能夠盡可能多地獲得生物加工過程各尺度的生物信息，然后基于多尺度參數相關原理，通過計算機軟件的實時數據處理，在海量數據中找到以參數相關性特征為依據的過程優(yōu)化關鍵參數，進而用來指導工藝操作、設備設計或菌種篩選改造，最終實現過程優(yōu)化與放大。
( HOLVES生物反應器 )
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