生物反應(yīng)器是近年來出現(xiàn)的一種能夠在生物工程領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用的裝置，它的主要用途是進(jìn)行組織培養(yǎng)或?qū)M織運(yùn)動進(jìn)行模擬，生物反應(yīng)器因自身所具備的多樣化功能，在諸多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

膜-生物反應(yīng)器

　　這種生物反應(yīng)器簡稱MBR，它是一種將膜分離與生物處理兩項技術(shù)融為一體的新型污水處理工藝，借助膜的GX分離作用，可以徹底將污泥和水分離開，從而使出水的水質(zhì)達(dá)到Zyou。近年來，我國加大了工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展力度，很多工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模隨之進(jìn)一步擴(kuò)大，與此同時，工業(yè)廢水的排放量劇增，對自然生態(tài)環(huán)境造成了極其嚴(yán)重的污染和破壞。

　　膜生物反應(yīng)器以其自身所具備的生物降解能力，為工業(yè)廢水處理提供給了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，雖然受到投資成本和膜污染等因素的影響和制約，但隨著近年來對膜生物反應(yīng)器技術(shù)的研究不斷深入，相信在不遠(yuǎn)的將來，膜生物反應(yīng)器將會在工業(yè)廢水領(lǐng)域中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

　　膜生物反應(yīng)器使用現(xiàn)狀：

　　膜生物反應(yīng)器在我國城市污水處理中所占的比例Zgao，約為57%，在工業(yè)廢水處理中約占41%，由此可見，膜生物反應(yīng)器在工業(yè)廢水處理中有著廣闊的應(yīng)用前景。目前，我國萬噸級以上的膜生物反應(yīng)器項目有40多座，其在不斷地發(fā)展中日漸成熟，雖然如此，但膜生物反應(yīng)器仍存在一些問題，如膜污染造成的高能耗和高成本、設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用高、膜產(chǎn)品的規(guī)格不統(tǒng)一、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不完善等等。

　　膜生物反應(yīng)器研究方向：

　　在未來一段時期，可將膜生物反應(yīng)器的研究方向集中在如下幾個方面：

　?、偌哟蟾咝阅苣げ牧系难芯苛Χ?，增強(qiáng)膜的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，進(jìn)一步提升其使用年限，降低更換成本;

　　②對膜污染FZ技術(shù)進(jìn)行深入研究，從膜生物反應(yīng)器污染的機(jī)理入手，采取有效的技術(shù)措施，降低膜污染所帶來的能耗，盡快研究出耐污染性能較高的膜組件。

　　③對預(yù)處理工藝的優(yōu)化方法和途徑進(jìn)行研究，通過預(yù)處理，除能夠降低膜污染之外，還能降低能耗，有助于確保出水水質(zhì)的Zyou化。

　　④對行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行完善，構(gòu)建一套膜生物反應(yīng)器設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，為該技術(shù)的推廣應(yīng)用提供保障。

一次性生物反應(yīng)器

　　這是目前比較新的一類生物反應(yīng)器，它的體積從10ml到2m3不等，可用于如下領(lǐng)域：疫苗生產(chǎn)、蛋白重組、篩選試驗等等。

　　一次性生物反應(yīng)器的核心組成部分是帶有預(yù)先滅菌功能的培養(yǎng)容器，它的制作材料非常特殊，只能進(jìn)行單次使用，不可以重復(fù)利用，故此稱之為一次性生物反應(yīng)器。不同類型的培養(yǎng)在材料的選取、結(jié)構(gòu)設(shè)計、功率輸入等方面均有所差別。

　　一次性生物反應(yīng)器的類型：

　　一次性生物反應(yīng)器的研究集中在以下幾種類型上：搖動式、攪拌式、波浪混合式，這些類型的生物反應(yīng)器全可以為細(xì)胞提供良好的生長環(huán)境，相關(guān)試驗結(jié)果表明，Zda細(xì)胞密度與蛋白產(chǎn)量可以達(dá)到不銹鋼生物反應(yīng)器的水平。隨著此類反應(yīng)器的不斷發(fā)展和研究的逐步深入，其培養(yǎng)規(guī)模與應(yīng)用范圍隨之進(jìn)一步擴(kuò)大，細(xì)胞株、干細(xì)胞均可用其進(jìn)行培養(yǎng)。

　　一次性生物反應(yīng)器的發(fā)展現(xiàn)狀：

　　對于動物細(xì)胞一次性生物反應(yīng)器而言，其類型的選擇主要取決于如下因素：培養(yǎng)生物量、細(xì)胞株特性等，同時，反應(yīng)器的Zda培養(yǎng)體積和流體參數(shù)、剪切力分布以及混合時間等技術(shù)指標(biāo)也同樣重要。以波浪式為例，此類反應(yīng)器具備低剪切力的特點(diǎn)，適用于對剪切力較為敏感的細(xì)胞株。

　　目前，生產(chǎn)規(guī)模在500L以上的一次性生物反應(yīng)器的類型只有攪拌式，此類反應(yīng)器只裝備了一些基本設(shè)備，如環(huán)形通氣管、水平攪拌槳等，從而使其適用范圍受到一定的限制。雖然如此，一次性生物反應(yīng)器的發(fā)展前景仍十分樂觀，從而為其推廣應(yīng)用提供了條件。操作簡單、適用范圍廣、生物安全性高、優(yōu)化過程簡單、投入成本較低是一次性生物反應(yīng)器較為突出的優(yōu)點(diǎn)，由此促進(jìn)了它的深入發(fā)展。

三維反應(yīng)器

　　在傳統(tǒng)的組織工程中，使用的反應(yīng)器基本采用的都是靜態(tài)的培養(yǎng)方式，從專業(yè)的角度上講就是單層細(xì)胞培養(yǎng)，這種細(xì)胞支架共培技術(shù)在營養(yǎng)的傳輸方面不會受到營養(yǎng)本身的限制，這是因為營養(yǎng)的被動擴(kuò)散可以通過10μm的厚度。如果組織的厚度大于100μm時，便會對營養(yǎng)物質(zhì)的擴(kuò)散造成一定的限制，可能會導(dǎo)致細(xì)胞無法在支架深處存活，從而影響反應(yīng)效果。

　　三維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是將具有三維結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同材料的載體與不同種類的細(xì)胞在體外進(jìn)行共同的培養(yǎng)，從而使細(xì)胞可以在載體的三維空間中進(jìn)行生長和遷移，進(jìn)而構(gòu)成三維復(fù)合物。目前，該技術(shù)在以下領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，如器官再造、血管二次發(fā)育、組織形成、毒理實驗、新藥LX分析等等。

　　旋轉(zhuǎn)灌注式生物反應(yīng)器是一種新型的反應(yīng)器，它可以使培養(yǎng)液流過微管道，并使其上的細(xì)胞獲得充足的養(yǎng)分，便于支架內(nèi)代謝產(chǎn)物的排出，從而使細(xì)胞基質(zhì)的分泌更多，分布更均勻。因此類反應(yīng)器所提供的是一種動態(tài)培養(yǎng)的環(huán)境，加之具有應(yīng)力刺激效果，因此可確保細(xì)胞在支架ZX的存活率，有助于細(xì)胞功能的充分發(fā)揮。

　　綜上所述，生物反應(yīng)器以其自身所具備的諸多優(yōu)點(diǎn)，在諸多領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。為在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推動生物反應(yīng)器的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)加大對相關(guān)方面的力度，除對現(xiàn)有的生物反應(yīng)器進(jìn)行逐步改進(jìn)和完善之外，還應(yīng)設(shè)計開發(fā)一些新的生物反應(yīng)器，使其能夠更好地為各個領(lǐng)域服務(wù)。