混合不仅可以保证均匀的条件
而且在提高传质方面
也起着重要的作用
这对于向细胞提供氧气和剥离二氧化碳很重要
大型哺乳动物细胞培养的混合通常由轴向泵叶轮提供，如倾斜叶片或水翼叶轮。与径向流叶轮(如Rushton叶轮)相比，轴流叶轮达到相同混合效率所需混合转速更低，故其施加在细胞上的剪切应力较低。
在大型生物反应器中，通常在容器周围使用挡板，以诱导湍流。没有挡板的存在，叶轮提供的循环能量不能充分促进适当混合所需的湍流运动。挡板的缺失也会导致中心涡旋的形成，这可能导致气体在顶空和培养液之间不受控制的传输。另一种增加流动湍流的策略是将叶轮轴偏心安装。这主要用于挡板不方便的情况下，如单用途生物反应器的情况。然而，使用偏心安装的叶轮欲达到同心叶轮相同的混合次数需要大约两倍的功率输入。
混合与通过体积功率输入(P/V)的曝气有关，如式(1)所示。体积功率输入是一个重要的工程参数，常被用作放大时的标准，以确保可比较的培养同质性。体积功率输入可通过式(2)测量或计算，其中Np为无量纲功率数，N为混合速度，Di为叶轮直径，V为体积。根据所用叶轮的类型，可以使用各种相关关系来评估搅拌容器的功率数，通常作为流动状态(雷诺数)和展弦比的函数。当流动是紊流时，在有挡板的容器中，功率数变得与雷诺数无关。
式(1)
式(2)
对于生物反应器中的CHO细胞培养物，通常调整混合速度以获得10-80 W/m3范围内的P/V。设置混合条件时必须考虑的另一个关键因素是叶轮尖端速度。由于高的叶轮尖端速度(νt)产生高剪切应力区，因此最小化νt是有利的。
在增加的空气或氧气喷射流量时，需要较低的混合速度，以保持气体传质系数(kLa)恒定。这反过来又增加了混合时间，并可能在培养液中产生异质性，包括由于不同的局部气体传质系数而产生的显著的溶解氧梯度。在较大的容器中，混合时间明显更长，这一事实可能进一步加剧这一情况。
例如，混合时间从3 L台式生物反应器的10 s增加到工业规模生物反应器的120 s。随着混合时间的增加，pH、溶解氧、二氧化碳和营养物质的浓度梯度逐渐增大。这些梯度可能会产生重要影响，因为细胞可能会通过一个非最佳操作条件的区域(所谓的微环境)，从而导致整体培养性能的降低。特别是糖基化模式被发现受到不同溶解氧水平的影响。pH不均一性也对活细胞密度和产品滴度产生负面影响。在生物反应器中，由于存在良好的混合区域和增大的静水压力，在靠近叶轮的底部存在较高的气体传质系数。为改善混合，通常建议尽量减少培养体积，并在叶轮附近进行碱添加，以减少pH峰值。
生物反应器结构、形状设计与功能息息相关，良好的反应器形状结构有利于反应器使用过程中的各种气体传导、优良的搅拌混合，以及分压控制，这使微生物/细胞培养过程中各项需要依靠气体调节控制培养条件可控性更好，工艺参数调节控制更加简单。百林科制造生物反应器结构良好，功能齐全，产品型号包括50L，200L，500L，1000L，2000L，满足各个大小培养工艺需求，适用于工业级哺乳动物、昆虫类细胞及其他低剪切力需求的细胞培养。
百林科CytoLinX® BR一次性罐体式生物反应器
特 点：
• 罐体形状结构良好，功能齐全，单个控制柜可通过插拔控制多台反应罐，实现成本的大幅度降低(根据工艺需求可提供不同大小反应罐体积，支持工艺放大)。
• 采用稳定的PCS7系统，符合ISA 88控制系统，可实现全厂控制。
• 软件设计符合21 CFR Part 11，界面用户友好。
• 配置灵活，可根据用户需求进行部分定制。
• 设备配件均采用进口品牌，并经过出厂检测保证正常使用。
• 配套使用一次性生物反应袋底通大泡、中泡、微泡可选，满足多种工艺需求。
参考文献：
Lucas Lemire, Phuong Lan Pham, Yves Durocher, and Olivier Henry 《Practical Considerations for the Scale-Up of Chinese Hamster Ovary (CHO) Cell Cultures》
扫描二维码，
百林科多款产品
均可试用！
BioLink
