生物反应器与相关生物工程探讨

生物反应器是指利用酶或生物体(如微生物、动植物细胞)所具有的特殊功能,在体外进行生物化学反应的装置系统.与化学反应器不同,化学反应器从原料进入到产物生成,常常需要加压和加热,是一个高能耗过程,而生物反应器则不同,在酶和微生物的参与下,在常温和常压下就可以进行化学合成.因此生物反应器更有发展前景.     

动物细胞培养用生物反应器及其力学环境

动物细胞体外培养时 ,生物反应器是整个培养过程的关键设备 ,为细胞提供一个适宜的生长环境 ,使之快速增殖并形成所需的生物组织制品。由于动物细胞在其形态结构、培养方法以及所需的力学环境等方面均不同于微生物细胞 ,因而传统的微生物反应器显然已不适用于动物细胞大规模培养 ,特别是组织工程的需要 ,促使新型生物反应器的研究与开发。本文针对动物细胞培养的基本特点 ,综述了动物细胞培养用生物反应器 ,并探讨了生物反应器中的力学问题     

血管生物反应器的研究进展

利用生物反应器构建人工血管是血管组织工程的核心技术之一，一直受到国内外学者和临床医生的广泛关注。文章就组织工程化培养生物反应器关键问题、血管生物反应器设计、生物反应器在工程化血管构建中的应用进行综述，并就今后的焦点问题和研究方向进行论述。     

生物电化学传感器研究进展

生物电化学传感器是生物传感器中研究最早、种类最多的一个分支，它具有专一、高效、简便、快速的优点，已应用于生物、医学及工业分析等方面。按其工作原理，生物电化学传感器可分为三类：（一）代谢型：包括酶传感器、组织传感器与微生物传感器等；（二）亲和型：包括免疫传感器、受体传感器和生物素传感器；（三）仿生型：包括人工酶仿生传感器和脂质膜开关传感器等。微型酶传感器已能进入细胞进行在体检测与监控。     

血液流体动力学研究与生物反应器在组织工程化心脏瓣膜构建的应用

由于目前临床应用的心脏瓣膜替代物各有其固有的不足，探索以合适的方法构建具有生长活性的组织工程化心脏瓣膜一直是该领域各国学者研究报道的焦点。心脏瓣膜生物反应器模拟了心脏瓣膜在体内所处的血流动力学环境，并具有传质功能，所以在TEHV构建中除了要有足够健康的种子细胞和理想的生物支架材料，生物反应器是不可缺少的。对血液流动力研究进展，心脏瓣膜生物反应器的原理、构造与设计，生物反应器在心脏瓣膜组织工程中的应用范围进行了逐一概述。     

成骨细胞在旋转壁式生物反应器内的大规模扩增

目的 进行SD大鼠成骨细胞在旋转壁式生物反应器内大规模扩增培养的研究。方法利用微载体悬浮培养法在旋转壁式生物反应器内大规模扩增成骨细胞，检测其组织形态和生物功能后。作为接种到支架材料上并于反应器内三维环境中培养组织工程骨的种子细胞。结果成骨细胞在生物反应器中每代可以扩增十倍以上，同时经过倒置相差显微镜、SEM(扫描电镜)以及ALP(碱性磷酸酶)和MTT等生物学性能检测后，发现在旋转壁式生物反应器中三维培养的成骨细胞各种生物指标性能良好。结论新型旋转壁式生物反应器可以提供低剪切力的培养环境，而且细胞之间有三维联系的机会，成骨细胞表现出良好的体外扩增能力，适于建立一种理想的成骨细胞体外扩增的三维培养体系。     

旋转生物反应器培养对组织工程气管软骨力学强度的影响

目的研究旋转生物反应器培养对组织工程气管软骨力学强度的影响，探索适宜的组织工程气管软骨培养方法。 方法分离2周龄Lewis大鼠剑突软骨细胞传代培养，收集第3代软骨细胞种植到DegraPol管状支架上，静态培养7d，然后将软骨细胞-支架复合物分别置于旋转生物反应器内培养（生物反应器组）或继续静态培养培养3周（静态培养组）。取出软骨细胞-支架复合物，以噻唑蓝（MTT）法测定软骨细胞增殖活性，结果以吸光度（A）值表示（每组n=6）；以Zwick1445型材料试验机测定软骨细胞-支架复合物的最大应变值和应力值（每组n=4）；并制备扫描电镜标本，观察软骨细胞在DegraPol支架中培养后的超微结构变化。 结果不同条件下培养3周，生物反应器组和静态培养组A值分别0.17±0.05、0.12±0.01，最大应力值分别为（0.33±0.04）和（0.26±0.01）MPa，最大应变值分别为（3.53±0.91）和（1.71±0.13）mm/mm，2组间3项指标的差异均有统计学意义（均P〈0.05）。扫描电镜观察显示生物反应器组获得更好的软骨样结构和更多的细胞外基质。 结论旋转生物反应器能够提供更好的体外培养条件，有利于组织工程气管软骨的形成。     

用于组织工程化培养生物反应器的研究进展

生物反应器是组织工程研究与临床应用的重要工具之一，近年来一直受到国内外学和企业的广泛关注。本系统地介绍了各种用于组织工程化培养生物反应器的研究现状。由于生物反应器的机械性能、传质以及流体剪应力等因素对培养组织的形态和功能有很大的影响，因比，深入研究和开发新型生物反应器对组织工程的研究和今后临床的应用都有着十分重要的意义。     

软骨组织工程生物反应器的研究进展

体外软骨构建是软骨组织工程产业化发展及临床应用的重要手段。然而,采用现有的体外构建技术无法构建功能接近正常的软骨。生物反应器能够在一定程度上模拟体内环境,有望弥补现有体外构建技术的弊端。研究发现,流体剪切力、静态液压力和直接压缩力是体内软骨发育和成熟的重要力学因素,常用软骨生物反应器均据此设计而产生。由于不同类型生物反应器各具特点,研究和开发新型复合式生物反应器将成为未来的发展方向。对目前软骨组织工程生物反应器的研究现状做一综述。     

肝组织工程研究中生物反应器的研究进展

文章就生物反应器的特点、生物反应器在肝组织工程中的应用（肝组织重建、生物人工肝脏、药物筛选、生物反应器在肝组织工程其他相关方面的应用）进行综述,论述目前生物反应器亟待解决的问题是供氧问题、细胞密度和分布及微型化,指出生物反应器作为一个重要的媒介促进肝组织工程及生物人工肝的研究发展：同时肝细胞反应器可有效提高培养肝细胞的生物功能,其也将为肝再生医学的理论研究、肝脏的药物代谢及功能评价等提供有效的技术手段,肝细胞生物反应器的研发具有重要的理论意义和巨大的经济价值。     

组织工程皮肤生物反应器的研究与设计

目的设计一套生物反应器,能针对不同支架材料--细胞复合物进行构建组织工程皮肤.方法根据皮肤的自身生长特点和不同支架材料-细胞复合物的特性,模拟皮肤的生长环境和力学环境,通过生物反应器解决组织工程皮肤构建中支架的装夹和气液界面问题.结果生物反应器由控制系统和生物反应器主体两部分构成,能提供对多种皮肤细胞复合物的动态培养.结论皮肤生物反应器能够满足不同组织工程皮肤产品的需要.能够形成气液界面和模拟生物力学的刺激.     

基于计算流体力学的小血管生物反应器设计

目的：设计一套能构建内壁直径为2mm的组织工程小血管的生物反应器。方法：根据计算流体力学原理和方法对组织工程小血管托架材料进行分析，设计一套用于培养2mm小血管的生物反应器。采用压注成型技术制作了小血管的托架。结果：确定了硅胶管的尺寸结构并获得了成型产品，设计完成了培养室内相应的辅助结构，使整个反应器系统能够对PGA-细胞材料复合物进行动态培养。结论：小血管托架的流体力学仿真分析是合理的，在此基础上构建的血管生物反应器性能稳定、可靠。     

新型动态载荷与循环灌流生物反应器系统的设计

目的设计一套动态应变加载系统和三维灌流培养系统,并测试其性能。方法明确动态载荷与循环灌流生物反应器的设计原则;设计并构建动态应变加载系统和三维灌流培养系统,研制供三维灌流与加载专用的培养舱;测定培养系统的无菌效果以及其应变加载的精确度和稳定性,进行组织工程骨的初步培养观察。结果该生物反应器可为组织培养物提供不同大小和频率的压应变以及不同流量的灌流条件,可控精度高、操作简单可行、性能稳定;连续运转5 d后,培养液中无细菌生长。初步培养结果表明,体外构建的组织工程骨在生物反应器中培养10 d,其成骨细胞的增殖和成骨活性明显高于静态培养和单纯灌流培养。结论该生物反应器可以成为三维条件下进行骨细胞生物力学研究的一种较理想的动态培养与应变加载装置。     

血管生物反应器流场的数值分析

目的 研究一种新型小口径血管生物反应器在不同工况下的流场分布。方法 采用数值方法模拟反应器外筒单独旋转、内筒单独旋转和内外筒同向等速旋转情况下其内部的流场分布,对流速和切应力等参数进行比较分析。结果 血管生物反应器工作时,培养液随内外筒的旋转而旋转流动,速度分布均匀;可为培养液内的细胞提供非破坏性的低切应力环境;并且反应器内部的切应力大小与转速呈二次函数关系。结论 该反应器能为血管培养提供良好的培养环境,本研究可为其实验研究提供指导意见和理论基础。     

转基因植物口服疫苗研究的新进展

人和动物的许多疾病是通过病原微生物与消化道、呼吸道和生殖道的表面黏膜接触引起的，如乙型肝炎、伤寒、霍乱、痢疾和胃肠炎等。在发展中国家，因为缺少资金购买或生产昂贵的疫苗和医疗设备，患病情况尤为严重。用植物作为生物反应器来生产重要的、有经济价值的药用蛋白，不需要通过常规发酵反应器，仅仅依赖于农业，其成本低廉，容易形成规模生产，Fischer等将此技术特称为“分子农业”。目前，已成功研制出多种转基因植物生产的医疗药用多肽和蛋白质，尤其是作为口服疫苗在动物和临床应用中的试验成功，提示这种新的用药途径将对人类的健康起到重大的作用。     

一种新型的生物反应器

本介绍了一种应用于生物透析系统LBDS的专用生物反应器SBR。叙述了它的工作原理、结构组成和特点。给出了动物实验的结果。实验验证了这种专用生物反应器，可以大量、长期地培养肝细胞，并使其保持持久的活性和功能。验证了血液和肝细胞之间的免疫反应，并观察到了它的新陈代谢。     

生物反应器在血管组织工程中的应用及进展

论述生物反应器的种类与发展,以及其在血管组织工程种子细胞培养和组织工程血管构建方面的主要研究进展。根据生物反应器领域的发展,分析了生物反应器对种子细胞培养、扩增的影响,尤其是对干细胞培养、定向分化方面的影响;阐述生物反应器内种植细胞的方法,以及机械力学对细胞生长、黏附的影响;探讨生物力学与血管构建的关系。最后提出生物反应器未来的发展趋势。     

空间细胞生物反应器技术研究进展

为了研究空间微重力环境对生命系统的影响,在空间进行细胞生物学实验是不可或缺的环节。空间细胞生物反应器作为支持空间生命科学研究的重要技术手段,直接影响到空间实验数据的质量和研究水平。迄今为止,空间细胞生物反应器技术仍在发展之中,尚无统一标准。综述空间细胞生物反应器发展的现状,介绍几类典型空间细胞生物反应器的工作原理,着重分析培养液供应方式和空间流体力学环境的特点,并简要分析对温度、溶氧、溶液pH值等过程参数控制及在线显微观测技术,以期探讨空间生物反应器的未来发展方向。     

旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞炎症因子分泌的影响

背景：生物反应器内球形体培养是既能维持间充质干细胞干性又能大规模扩增的体外培养方法，明确其对干细胞免疫调节作用的影响有利于指导临床应用。目的：探讨旋转生物反应器内球形体培养对人胎盘间充质干细胞炎症因子分泌的影响。方法：从人胎盘组织中分离培养人胎盘间充质干细胞，分别进行二维培养和旋转生物反应器培养，利用倒置相差显微镜、免疫组化染色和CCK-8实验观察细胞形态与增殖能力，RT-qPCR和流式荧光法检测多种炎症因子基因表达与蛋白分泌量。结果与结论：(1)旋转生物反应器内培养的人胎盘间充质干细胞聚集成多细胞球形体，数量与体积逐渐增加；(2)苏木精-伊红染色可见旋转生物反应器内培养4 d的人胎盘间充质干细胞在球形体内分布均匀，形态正常；(3)免疫组化染色显示球形体内有大量人胎盘间充质干细胞的细胞核Ki-67阳性；(4)CCK-8实验结果显示，生物反应器内球形体培养的人胎盘间充质干细胞活力显著高于二维培养的细胞；(5)RT-q PCR和流式免疫荧光法检测结果显示，旋转生物反应器内球形体培养的人胎盘间充质干细胞中白细胞介素1β、白细胞介素4、白细胞介素6、白细胞介素8、白细胞介素10、白细胞介素17...     

乳腺生物反应器的基础研究——载体构建,检测及反应器的建…

乳腺生物反应器的研究和开发是近年生物工程领域的研究热点。乳腺特异性表达调控的研究和表达载体的构建是该工作的基础和关键。本文介绍了乳腺蛋白基因表达调控的研究现状，外源基因乳腺特异性表达载体构建策略以及乳腺生物反应器建立方法的研究进展。