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我国生物反应器整体制造水平亟待提高

来源:www.bioon.com 2006-09-29 11:26

    我国每年采用大量的摇瓶或不同规模的生物反应器进行生物技术产品的研究或生产,每年有相当数量的生物技术工程项目实施。但是,我国生物技术产品的核心生产装置——生物反应器的制造水平令人担忧:目前,生物反应器生产企业大都从事中低档产品生产,以仿制为主,着重于以降低生产成本为目的的零部件替换研究。由于这些企业缺乏生物技术研究实力,以及工艺、工程、装备一体化的研究体系,因而不能随着生物技术的迅猛发展,开展生物反应器的同步开发。目前,我国高端生物技术产品所需的、符合GMP要求的生物反应器仍主要由国外公司提供。因此,当前我国必须大力开发具有自主知识产权的、性能优越的生物反应器,以推动生物技术产业的进一步发展。

    多技术结合 提升生物反应器性能

    具有先进的生物过程优化和放大能力是生物反应器的核心性能。由于在生物反应器中所发生的反应是在分子水平的遗传特性、细胞水平的代谢调节和反应器工程水平的混和传递等多尺度(水平)上发生的。因此,如何利用生物反应器中的多参数检测技术和在线计算机控制与数据处理技术,把细胞在反应器中的各种表型数据与代谢调控有关的基因结构研究关联起来,是反应器过程优化与放大的重要内容,也是当前国内外竞相发展的、具有原创性的知识产权技术,其对促进生物技术产业的发展具有重要意义。

    ■性能要求新看点

    目前,为了适应各种生物技术的实验室成果向产业化转化的需要,生物反应器的性能要求愈来愈高,主要体现在:

    用于基因工程高密度高表达,符合GMP要求的生物反应器以及一些新技术的应用等。其中关于供氧问题,快速升温、在位自动灭菌、在线自动清洗、机械密封、排气处理、取样处理等问题,以及培养液成分的流动注射分析(FIA)等都有待研究。

    哺乳动物细胞大规模培养是当前生产高附加值的糖基化活性蛋白医药产品的重要基础。根据哺乳动物细胞无细胞壁,对剪切高度敏感的特点,在细胞生长控制上,要防止细胞分化和细胞凋亡,有时还要考虑对产品糖基化质量的要求。所以,反应器要具备低剪切效应、混合性能好等特点,并具有细胞形态在线观察和活细胞数量传感技术,以及防污染的灌注系统、取样系统等。
 
    用于细胞反应过程的生理特性和过程传递特性研究的生物反应器的开发。其中主要内容是用于过程分析的各种传感器选型、研制和数据处理软件包的研制。近年来,随着微生物基因组测序和系统生物学研究工作的深入展开,发酵过程检测与控测已经从基于参数传感技术的反馈控制发展为以信息处理为基础的生物过程检测与分析。将各种谱分析与生物反应器实验数据关联起来,提供各种表型数据具有重要意义,因而对反应器设计提出了新的要求。

    ■及时更新产品设计

    生物反应器是涉及多种专业技术的装备。随着反应器零部件技术的进步,必须及时更新产品设计,为用户提供性能更高且价格合理的反应器产品。这些零部件技术包括计算机软硬件技术、各种传感技术、反应器流型设计、新机械结构和材料等。此外,随着信息处理技术的发展,应努力实现大批量数据处理、贮存与通信,把生物信息与过程信息结合起来,实现复杂生物系统的分析与控制。

    ■建立生产标准

    建立生物反应器生产标准、实施IS09001管理是发展生物反应器产业的重要内容,只有这样才能提供符合用户要求及质量稳定的产品。

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