Esistono diversi tipi di fermentatori/bioreattori comunemente usati per la coltura cellulare animale. Ecco una rottura con le sfide associate:
1. Stirred-Tank Reactors (STRs):
* Descrizione: Traditional, versatile bioreactors with an impeller for mixing and agitation.
* Vantaggi: Well-established technology, good mixing, can handle high cell densities.
* Sfide per la coltura delle cellule animali:
* Stress al taglio: Impellers can cause significant shear stress, damaging sensitive animal cells.
* Trasferimento di ossigeno: Tassi di trasferimento di ossigeno più bassi rispetto alle colture microbiche a causa di una maggiore viscosità.
* Cell Attachment: Difficult to maintain cell attachment for anchorage-dependent cell lines.
2. Airlift Reactors:
* Descrizione: Utilizzare bolle di gas per mescolare e aerazione della cultura, minimizzando lo stress da taglio.
* Vantaggi: Lower shear stress, efficient oxygen transfer.
* Sfide per la coltura delle cellule animali:
* Mixing: Can be less efficient in mixing compared to STRs.
* Cell Distribution: Distribuzione cellulare irregolare in tutto il reattore.
* Scale-Up: Il ridimensionamento può essere difficile a causa dei complessi modelli di flusso di gas-liquido.
3. Reattori a letto confezionato:
* Descrizione: Le cellule vengono coltivate su un supporto solido, fornendo un'alta superficie per l'attacco e la crescita.
* Vantaggi: High cell densities, reduced shear stress.
* Sfide per la coltura delle cellule animali:
* Mass Transfer: Limited mass transfer of nutrients and oxygen to the packed bed.
* sterilizzazione: Difficile sterilizzare il materiale da letto confezionato.
* Spalato: Sfidante per aumentare a causa dei modelli di flusso complessi e della densità di imballaggio.
4. Reattori a letto fluidizzato:
* Descrizione: Cells are grown on small, spherical particles that are suspended in a fluidized bed.
* Vantaggi: Densità cellulari elevate, buon trasferimento di ossigeno.
* Sfide per la coltura delle cellule animali:
* Allegato di celle: Potrebbe non essere adatto alle linee cellulari dipendenti dall'ancoraggio.
* Dimensione delle particelle: Richiede dimensioni delle particelle attentamente controllate per garantire una fluidizzazione corretta.
* Spalato: Il ridimensionamento può essere impegnativo a causa del complesso comportamento idrodinamico.
5. Bioreattori usa e getta (sistemi monouso):
* Descrizione: Bioreattori pre-sterilizzati e preconfezionati per applicazioni monouso, eliminando i cicli di pulizia e sterilizzazione.
* Vantaggi: Con un rischio conveniente, sterile, ridotto di contaminazione, facilmente scalabile.
* Sfide per la coltura delle cellule animali:
* Costo: Può essere più costoso dei bioreattori riutilizzabili.
* Compatibilità materiale: Non tutti i materiali sono compatibili con le cellule animali.
* Performance: Può avere prestazioni leggermente più basse rispetto ai bioreattori tradizionali.
sfide specifiche per la coltura cellulare animale rispetto alla coltura microbica:
* Sensibilità: Le cellule animali sono molto più sensibili a fattori ambientali come lo stress da taglio, il pH e i livelli di ossigeno.
* Requisiti di crescita: Le cellule animali richiedono media e fattori di crescita più complessi rispetto ai microbi.
* Allegato di celle: Molte cellule animali richiedono l'attaccamento a una superficie per la crescita, che aggiunge complessità al design del bioreattore.
* Viscosità più alta: Le colture di cellule animali sono in genere più viscose, rendendo più impegnativo la miscelazione e il trasferimento di ossigeno.
Scegliere il bioreattore giusto:
La scelta del miglior bioreattore per la coltura cellulare animale dipende dalla linea cellulare specifica, dalla densità cellulare desiderata, dalla scala di produzione e dalle risorse disponibili. È fondamentale considerare le potenziali sfide e scegliere il bioreattore che meglio soddisfa i requisiti della specifica applicazione.
