我國大規模細胞培養生物反應器綜述（二）

(4) 生物技術發展要求性能更高的生物反應器  
 
為了適應各種生物技術的實驗室成果向產業化轉化的需要，對生物反應器的性能要求愈來愈高，目前主要表現為：  

l 用于基因工程高密度高表達，符合GMP標準的生物反應器以及一些新技術的應用等。其中關于供氧問題，快速升溫、SIP自動滅菌、CIP自動清洗、機械密封、排氣處理、取樣處理等問題以及培養液成份的流動注射分析（FIA）分析等都需很好解決。 
 
l 哺乳類動物細胞大規模培養是當前生產高附加值的糖基化活性蛋白醫藥產品的重要發展趨勢。根據動物細胞無細胞壁，對剪切極端敏感，在細胞生長控制上，要防止細胞分化和細胞凋亡，有時還要考慮對產品糖基化質量的要求。所以反應器要具備低剪切效應，混合性能好等特點，要提供細胞形態在線觀察和活細胞數量的傳感技術，嚴格控制反應器的操作條件以及有關防污染的灌注系統、取樣系統等都需要研究解決。

l 用于細胞過程生理特性和過程傳遞特性研究的生物反應器研制，其中主要解決用于過程分析的各種傳感器選型研制和數據處理軟件包的研制。特別是近年來隨著微生物基因組測序和系統生物學研究工作的深入展開，發酵過程檢測與控測已經從基于參數傳感技術的反饋控制發展為以信息處理為基礎的生物過程檢測與分析。各種譜分析與生物反應器實驗數據關聯起來，提供各種表型數據具有重要意義。因而對反應器設計提出了新的要求。  
 
l 隨著生物技術在各領域的推廣應用，用于海洋藻類、微生物肥料、微生態飼料、環境污染處理等大規模細胞培養需要高強度低造價的生物反應器。特別是近年來利用生物質生產燃料乙醇等能源物質的戰略部署，需要應用大型高效節能生物反應器降低生產成本。  
 
(5)   產品型號更新換代與部件技術研究 
 
  生物反應器是多專業技術發展的綜合體，由于反應器零部件技術的進步，必須及時更新產品設計，為用戶提供性能更好且價格合理的反應器產品。這些零部件技術包括計算機軟硬件技術、各種傳感技術、反應器流型設計，新機械結構和材料等等。此外，隨著信息處理技術的發展，如何實現大批量數據處理、貯存與通信，把生物信息學與過程信息結合起來實現復雜生物系統的分析與控制，也以軟件包的形式逐漸從實驗室研究走向商品化。

(6) 產品生產的標準化、規范化   
 
  作為商品化裝置的市場化，建立生物反應器生產標準，實施IS09001管理是發展生物反應器產業的重要內容，只有這樣才能提供合符用戶要求及質量穩定的產品。主要內容有： 
 
l 產品裝置成套加工的工藝技術路線的確定與質量控制研究。在生物反應器制造過程中，如材料、焊接、表面處理、零部件機加工、外購件、易耗品…、直到安裝流程工藝、器材倉庫管理…等都要嚴格實施質量檢驗；  

l 原材料、半成品、成品標準等的確立與實施。如有關傳感器及一些如空氣過濾器、閥件、質量流量計等關鍵部件的測試標準的建立與研究，整機性能測試標準的建立與研究；  
 
l 產品質量過程控制程序的確立與實施等；整機性能測試標準的建立與研究。 
 
(6) 高品質的售后技術支持 

  由于生物反應器中的反應是在基因、細胞和反應器工程水平上多尺度發生的，因而真正利用生物反應器實現過程優化是有難度的，從理論到實踐的提高，并進一步在生物技術產品生產中發揮作用，需要有一個過程，應該把售前宣傳和售后服務等與整體應用技術提高結合起來才能取得好的效果。 
 
3、我國發展生物反應器產業的現狀和今后發展

3.1 現狀  
 
我國生物反應器的研究一直受到國家有關部門的重視，在國家攻關“七五”、“八五”期間先后立題，并集中國內有關單位攻關，解決了在生物反應器研制中的幾個關鍵技術問題，并形成了早期產品。但由于計劃經濟時代國家攻關計劃與產品開發脫節，再由于當時國內配套基礎差，以及各種體制和觀念上的問題，嚴重影響產品質量，故長期來未能在我國形成規模化的產業。我國商品化生物反應器的市場相當大的一部分被幾家國外公司占領。主要有德國B.Braun、美國NBS、瑞士Bio Engineering、日本丸菱以及韓國等，占據了我國市場的70%左右以上。

近年來，國內有關生物反應器產業發展較快，有關產品生產的公司企業已達十多家，在這些公司的努力下，一改過去基本由國外產品統治國內市場的局面，特別在低端產品上已基本由國內控制。但是這些公司大都主要從事中低檔產品生產，企業技術力量以仿制為主，著重于以降低生產成本為目標的零部件替換研究，雖然產品的標準有所下降，但也能滿足一般用戶的需要，特別對生物技術產業剛起步的或優化放大要求不高的企業或教學單位，低價的產品己可以適應他們的要求。但是對一些性能要求高的商品化生物反應器，如SIP自動滅菌與CIP清洗的全自動生物反應器、生物反應器的自動取樣與分析系統等，一些重要器件如耐高溫滅菌的隔膜閥的抗疲勞、抗澎脹性以及器件加工工藝與標準都有差距，特別是一些符合GMP要求的高端生物技術產品所需的裝備或成套設備主要還是由國外公司提供。由于這些國內公司缺乏生物過程技術的研究力量以及工藝、工程、裝備一體化的研究體系，因而不能隨著生物技術發展有同步生物反應器的開發能力，例如對于大規模動物細胞生物反應器，至今國內還沒有符合要求的定型產品推出。此外，對與生物技術深度結合的高度自動化的實驗室裝置缺乏試制能力，因而只能是簡單的外型仿制和跟蹤，缺乏創新的自主知識產權產品。

由此可見，面臨著生物技術的深入發展，如何解決提高生產能力為目標的行業技術改造，以及加入WTO后和國外高檔產品的市場競爭，我們必須大力開發具有自主知識產權的性能優越的反應器技術并商品化，以適應推動生物技術產業化的進一步發展需要。