1. Pengaruh kecepatan putaran pada kultur bioreaktor
Saat ini, semakin banyak produk yang diproduksi dalam skala besar menggunakan bioreaktor di bidang biologi. Sel yang berbeda membutuhkan kecepatan putaran yang berbeda untuk dikulturkan dalam bioreaktor. Sebagai parameter operasi yang umum digunakan, kecepatan pengadukan tidak hanya dapat memengaruhi pencampuran fase cair dan laju transfer energi material, tetapi juga menyebabkan geseran fluida dan tumbukan pembawa mikro.
Lu Minghua dkk. menggunakan bioreaktor BC-7L untuk mengkultur sel BHK-21 yang tersuspensi dan menyimpulkan bahwa di bawah 40r/menit, lebih banyak sel yang diamati mengendap di dasar reaktor. Ketika kecepatan putaran ditingkatkan menjadi 70r/menit, tidak ada sel yang mengendap di dasar reaktor, tetapi lebih banyak sel yang diamati terkumpul. Oleh karena itu, kecepatan putaran ditingkatkan lebih lanjut menjadi 100r/menit, dan masalah penggumpalan sel terpecahkan, dan sel tumbuh dengan baik. 100r/menit adalah kecepatan pengadukan yang optimal. Kecepatannya berbeda karena jenis sel, metode kultur, dll. yang berbeda. Kecepatan operasi reaktor dikontrol oleh kebutuhannya. Kecepatan yang berbeda menghasilkan hasil kultur sel yang berbeda.
2. Pengaruh suhu pada kultur bioreaktor
Suhu kultur sel biasanya 35-37℃, suhu optimum adalah 37℃, dan dikontrol dalam ±0,25℃. Selama proses kultur sel mamalia, jika suhu kultur diturunkan, pertumbuhan dan metabolisme sel akan melambat, tetapi viabilitas sel dapat dipertahankan dengan lebih baik.
Yi Xiaoping dkk. mempelajari pengaruh suhu pada pertumbuhan sel BHK rekombinan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dibandingkan dengan 37℃, peningkatan atau penurunan suhu akan mengurangi laju pertumbuhan dan kepadatan sel, dan penurunan suhu akan memperpanjang periode histeresis pertumbuhan sel. Namun, toleransi sel kultur terhadap suhu rendah lebih kuat daripada toleransi terhadap suhu tinggi. Selama penyesuaian parameter reaktor, perlu untuk mencegah suhu naik terlalu tinggi, terutama karena sistem kultur sel hewan sering menggunakan pengadukan kecepatan rendah, pencampuran yang buruk, dan efisiensi transmisi yang rendah. Secara khusus, selalu ada gradien suhu dari dinding luar tangki ke bagian dalam sistem kultur, sehingga persyaratan ketat ditempatkan pada pemantauan dan kontrol suhu.
3. Pengaruh nilai pH pada kultur bioreaktor
Kontrol nilai pH sangat penting untuk kultur sel hewan. pH dapat memengaruhi adhesi, pertumbuhan, kelangsungan hidup, dan fungsi sel hewan lainnya. Kisaran pH sel hewan umumnya antara 6,8 dan 7,4. Nilai pH di bawah 6,8 atau di atas 7,4 akan berdampak buruk pada sel.
Yuan Jianqin dkk. menetapkan 6 nilai pH yang berbeda (6,4, 6,8, 7,2, 7,4, 7,6, 7,8) untuk mengamati pertumbuhan fibroblas embrio ayam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fibroblas embrio ayam tumbuh lebih baik dan lebih stabil dalam kisaran 7,4 hingga 7,6.
Lu Minghua dkk. menggunakan bioreaktor BC-7L untuk membudidayakan sel BHK-21 yang tersuspensi dan memverifikasi bahwa perubahan pH dalam rentang kecil tertentu tidak akan berdampak besar pada pertumbuhan sel, tetapi jika perubahannya besar, itu akan membuat sel tumbuh lambat dan dalam kondisi yang buruk. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa ketika pH 7,4, pertumbuhan sel paling baik.
4. Pengaruh DO pada kultur bioreaktor
Oksigen terlarut dalam bioreaktor dicapai dengan melewatkan campuran oksigen dan udara ke dalam media kultur melalui distributor gelembung. Bentuk struktural distributor gelembung sangat menentukan keadaan oksigen terlarut dalam bioreaktor.
Subsistem kontrol oksigen terlarut dibagi menjadi dua sistem utama: ventilasi permukaan dan dalam. Sistem ventilasi dalam menggunakan generator gelembung mikro untuk menyediakan oksigen terlarut. Gelembungnya kecil dan seragam, dan efek transfer oksigen terlarutnya bagus. Selain itu, efek transfer massa dan transfer panas sangat ditingkatkan dengan mengoptimalkan desain dengan bilah pengaduk. Ventilasi permukaan dapat dengan cepat menyuntikkan udara segar ke dalam reaktor dan lapisan permukaan, meningkatkan koefisien transfer oksigen cair permukaan. Cara mempertahankan konsentrasi oksigen terlarut (DO) tertentu tanpa merusak sel merupakan faktor kunci dalam kultur sel hewan skala besar. Sel tidak dapat bertahan hidup dalam kondisi hipoksia. Oksigen terlarut yang terlalu rendah akan memengaruhi metabolisme sel dan dengan demikian pertumbuhan sel; oksigen terlarut yang terlalu tinggi tidak hanya akan memiliki efek toksik pada sel, menghambat pertumbuhan sel, tetapi juga meningkatkan biaya produksi.
Kebutuhan oksigen sel berbeda pada tahap pertumbuhan yang berbeda. Kapasitas konsumsi oksigen sel dalam periode pertumbuhan logaritmik sangat kuat. Umumnya, konsentrasi oksigen terlarut dalam proses kultur skala besar dikontrol pada 20% hingga 60% dari saturasi udara. Konsentrasi oksigen terlarut tertentu dapat dipertahankan dengan menyesuaikan rasio udara, oksigen, dan nitrogen dalam pasokan gas atau meningkatkan kecepatan pengadukan.