浅述生物反应器工作原理
时间：2022.06.24
生物过程是生物系统在生物反应器中进行生化反应的过程。生物反应器是人们对生物有机体进行有控制的培养以生产某种产品或进行特定的反应的容器。
生物反应器中生物系统及其所处环境构成了相对封闭的生态系统。在这一生态系统中，生物系统与环境因子间存在相互作用。生物系统其表型不仅与基因型密切相关，也与细胞所处的微观或宏观环境条件( 营养种类、pH、温度、溶解氧、生物反应器的混合与传递特性等) 密切相关，也就是说基因型与环境共同决定了生物系统的表型特征。另一方面，生物过程具有高度非线性和时变性特征，难以用环境操作参数的检测与控制为目的的宏观动力学来表征其复杂的本体特征。
既然宏观动力学研究并不能真正代表生物细胞体复杂的本体特征，所开展的过程优化可能无数据支持。而其微观影响因素也许只是发生在基因、酶、细胞或反应器水平的某一个尺度上，最终会在宏观过程中有所反映，这为研究生物反应器中不同尺度的数据关联分析方法提供了线索。以细胞为主体的细胞大规模培养的生物反应过程呈现出基因分子尺度、细胞尺度与生物反应器尺度的网络结构，且不同尺度的网络间有着输入输出关系，存在着信息流、物质流与能量流，不同尺度的参数相关关系更能反映生物过程的本质特征，找到影响细胞代谢流的敏感参数是生物过程控制和优化的关键。
理想的生物反应器系统应该要尽可能对于不同尺度操作参数和状态参数进行检测和分析，从而有可能构建一种优化的外在环境，使微生物的基因表达及代谢调控最有利于某种目的产物的生物合成，最大限度地积累目的产物。
基于上述观点，我司的生物反应器进行了全方位优化，包括各种用于细胞生理代谢特性检测的先进传感器、用于生物过程微观代谢流分析的传感反应器及控制系统、适用于细菌、细胞生理代谢参数相关分析的计算机软件包和用于发酵过程数据处理及远程分析的计算机互联网系统等。该系统能够尽可能多地获得生物加工过程各尺度的生物信息，然后基于多尺度参数相关原理，通过计算机软件的实时数据处理，在海量数据中找到以参数相关性特征为依据的过程优化关键参数，进而用来指导工艺操作、设备设计或菌种筛选改造，最终实现过程优化与放大。
( HOLVES生物反应器 )
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