1. تأثير سرعة الدوران على زراعة المفاعل الحيوي
في الوقت الحاضر، يتم إنتاج المزيد والمزيد من المنتجات على نطاق واسع باستخدام المفاعلات الحيوية في المجال البيولوجي. تحتاج الخلايا المختلفة إلى سرعات دوران مختلفة ليتم زراعتها في المفاعلات الحيوية. كمعلمة تشغيل شائعة الاستخدام، لا يمكن لسرعة التحريك أن تؤثر فقط على خلط الطور السائل ومعدل نقل طاقة المادة، بل تسبب أيضًا قص السوائل واصطدام الناقلات الدقيقة.
استخدم لو مينغهوا وآخرون المفاعل الحيوي BC-7L لزراعة خلايا BHK-21 المعلقة وخلصوا إلى أنه تحت 40 دورة في الدقيقة، لوحظ ترسب المزيد من الخلايا في قاع المفاعل. عندما تمت زيادة سرعة الدوران إلى 70 دورة في الدقيقة، لم تكن هناك خلايا مترسبة في قاع المفاعل، ولكن لوحظ تجمع المزيد من الخلايا. لذلك، تمت زيادة سرعة الدوران إلى 100 دورة في الدقيقة، وتم حل مشكلة تكتل الخلايا، ونمت الخلايا بشكل جيد. 100 دورة في الدقيقة هي سرعة التحريك المثلى.
تختلف السرعة بسبب أنواع الخلايا المختلفة وطرق الثقافة وما إلى ذلك. يتم التحكم في سرعة تشغيل المفاعل حسب احتياجاته. تنتج السرعات المختلفة نتائج مختلفة لنتائج ثقافة الخلايا.
2. تأثير درجة الحرارة على ثقافة المفاعل الحيوي
عادةً ما تكون درجة حرارة ثقافة الخلايا 35-37 درجة مئوية، ودرجة الحرارة المثلى هي 37 درجة مئوية، ويتم التحكم فيها في حدود ±0.25 درجة مئوية. أثناء عملية زراعة الخلايا الثديية، إذا تم خفض درجة حرارة الثقافة، فسوف يتباطأ نمو الخلايا والتمثيل الغذائي، ولكن يمكن الحفاظ على قابلية الخلايا للحياة بشكل أفضل.
درس يي شياو بينغ وآخرون تأثير درجة الحرارة على نمو خلايا BHK المعاد تركيبها. أظهرت النتائج أنه مقارنة بـ 37 درجة مئوية، فإن زيادة أو خفض درجة الحرارة من شأنه أن يقلل من معدل نمو الخلايا وكثافتها، وأن خفض درجة الحرارة من شأنه أن يطيل فترة الهستيريسيس لنمو الخلايا. ومع ذلك، فإن تحمل الخلايا المزروعة لدرجات الحرارة المنخفضة أقوى من تحملها لدرجات الحرارة المرتفعة. أثناء ضبط معلمات المفاعل، من الضروري منع ارتفاع درجة الحرارة إلى مستويات عالية جدًا، وخاصة لأن أنظمة زراعة الخلايا الحيوانية غالبًا ما تستخدم التحريك منخفض السرعة، والخلط الرديء، وكفاءة النقل المنخفضة. على وجه الخصوص، يوجد دائمًا تدرج في درجة الحرارة من الجدار الخارجي للخزان إلى داخل نظام الثقافة، لذلك يتم وضع متطلبات صارمة على مراقبة درجة الحرارة والتحكم فيها.
3. تأثير قيمة الرقم الهيدروجيني على زراعة المفاعل الحيوي
إن التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني مهم جدًا لزراعة الخلايا الحيوانية. يمكن أن يؤثر الرقم الهيدروجيني على الالتصاق والنمو والبقاء والوظائف الأخرى للخلايا الحيوانية. يتراوح نطاق الرقم الهيدروجيني للخلايا الحيوانية عمومًا بين 6.8 و7.4. قيم الرقم الهيدروجيني أقل من 6.8 أو أعلى من 7.4 سيكون لها تأثير سلبي على الخلايا.
حدد يوان جيان تشين وآخرون 6 قيم مختلفة للرقم الهيدروجيني (6.4، 6.8، 7.2، 7.4، 7.6، 7.8) لمراقبة نمو الخلايا الليفية لأجنة الدجاج. أظهرت النتائج أن الخلايا الليفية لأجنة الدجاج نمت بشكل أفضل وأكثر استقرارًا في نطاق 7.4 إلى 7.6.
استخدم لو مينغهوا وآخرون المفاعل الحيوي BC-7L لزراعة خلايا BHK-21 المعلقة وتحققوا من أن تغيرات الرقم الهيدروجيني ضمن نطاق صغير معين لن يكون لها تأثير كبير على نمو الخلايا، ولكن إذا كان التغيير كبيرًا، فسيؤدي ذلك إلى نمو الخلايا ببطء وفي حالة سيئة. تظهر النتائج التجريبية أنه عندما يكون الرقم الهيدروجيني 7.4، يكون نمو الخلايا أفضل.
4. تأثير الأكسجين المذاب على زراعة المفاعل الحيوي
يتم تحقيق الأكسجين المذاب في المفاعل الحيوي عن طريق تمرير خليط من الأكسجين والهواء إلى وسط الثقافة من خلال موزع الفقاعات. يحدد الشكل الهيكلي لموزع الفقاعات إلى حد كبير حالة الأكسجين المذاب في المفاعل الحيوي.
ينقسم نظام التحكم في الأكسجين المذاب إلى نظامين رئيسيين: التهوية السطحية والعميقة. يستخدم نظام التهوية العميقة مولد فقاعات دقيقة لتوفير الأكسجين المذاب. الفقاعات صغيرة وموحدة، وتأثير نقل الأكسجين المذاب جيد. بالإضافة إلى ذلك، يتم زيادة تأثير نقل الكتلة ونقل الحرارة بشكل كبير من خلال تحسين التصميم باستخدام شفرة التحريك. يمكن للتهوية السطحية حقن الهواء النقي بسرعة في المفاعل والطبقة السطحية، مما يزيد من معامل نقل الأكسجين السائل على السطح.
كيفية الحفاظ على تركيز معين من الأكسجين المذاب (DO) دون إتلاف الخلايا هو عامل رئيسي في الثقافة واسعة النطاق للخلايا الحيوانية. لا يمكن للخلايا البقاء على قيد الحياة في ظل ظروف نقص الأكسجين. سيؤثر انخفاض الأكسجين المذاب جدًا على عملية التمثيل الغذائي للخلايا وبالتالي نمو الخلايا؛ لن يكون للأكسجين المذاب المرتفع جدًا تأثير سام على الخلايا فحسب، بل يثبط نمو الخلايا، بل سيزيد أيضًا من تكاليف الإنتاج.
يختلف الطلب على الأكسجين للخلايا في مراحل النمو المختلفة. تكون قدرة استهلاك الأكسجين للخلايا في فترة النمو اللوغاريتمي قوية بشكل خاص. بشكل عام، يتم التحكم في تركيز الأكسجين المذاب في عمليات الثقافة واسعة النطاق بنسبة 20٪ إلى 60٪ من تشبع الهواء. يمكن الحفاظ على تركيز معين من الأكسجين المذاب عن طريق ضبط نسبة الهواء والأكسجين والنيتروجين في إمداد الغاز أو زيادة سرعة التحريك.