W stacjonarnej fazie wzrostu działania podejmowane są na dwóch poziomach: rodzaju bioreaktora oraz składu/stanu pożywki hodowlanej. Pierwszy parametr pozwala nam kalibrować uprawę w kierunku odpowiedniej produkcji składników aktywnych. W zależności od rodzaju bioreaktora i warunków wzrostu, jakie to narzuca, rozróżnia się:
- Bioreaktory z zamkniętą pętlą: komórki inokulum hoduje się aż do osiągnięcia stacjonarnej fazy wzrostu, pożywka zawsze pozostaje taka sama, a system pozostaje zamknięty; w ten sposób komórki same zaczynają wytwarzać metabolity wtórne, ponieważ wyczuwają, jak wystarczającym elementem stresu jest brak jednego z ich składników odżywczych.Komórki są utrzymywane w systemie zamkniętym do produkcji metabolitów wtórnych przez określony czas, od kilku dni do pełnego tygodnia - 15 dni; po tym czasie system jest otwierany i metabolity wtórne są ekstrahowane z pożywki i komórek (niektóre metabolity pozostają uwięzione w wakuoli, podczas gdy inne są uwalniane do środowiska).
- Bioreaktory o cyklu półciągłym: cykl dostosowany do tych rodzajów upraw, które oprócz braku składników odżywczych i czynników wzrostu gleby potrzebują dodatkowych elementów stresu. Nazywa się to półciągłym, ponieważ już w połowie wzrostu wykładniczego komórki zaczynają wytwarzać wtórne metabolity; jest to prawdopodobnie spowodowane zmianą pożywki hodowlanej, na przykład z powodu masowego wyciskania katabolitu odpadów wtórnych, toksycznego dla komórek, a zatem będącego elementem stresu. W tym momencie z bioreaktora pobiera się 50% masy komórek z 50% pożywki hodowlanej; różne składniki aktywne są następnie ekstrahowane z tej próbki.
Równoważną porcję nowej pożywki dodaje się do bioreaktora, w którym znajduje się pozostały procent komórek i pożywki hodowlanej, aby umożliwić komórkom wznowienie wykładniczej fazy wzrostu od czasu zerowego. W tym przypadku system jest otwierany, gdy komórki nadal znajdują się w fazie wykładniczej Bioreaktor jest określany jako „półciągły”, ponieważ w regularnych odstępach czasu ekstrahuje się z niego małe, ale wystarczające ilości składników aktywnych.
Zamknięty lub półciągły system wzrostu jest wybierany na podstawie zdolności produkcyjnej typu komórki, istnieją komórki, które produkują więcej metabolitów przy określonym systemie wzrostu, a nie innym.
- Bioreaktory o cyklu ciągłym: są najczęściej używane, najnowocześniejsze i zaprojektowane. Pozwalają uprawie osiągnąć stacjonarną fazę wzrostu; w tym momencie bardzo małe porcje komórek i pożywki są pobierane w kontinuum w regularnych i bliskich odstępach czasu; niewielkie wycofanie pozwala kalusowi zregenerować taką samą ilość komórek, jaka została usunięta, podczas gdy pobrana pożywka jest zastępowana nową.W ten sposób komórki są utrzymywane w równowadze na nitce produkcji składników aktywnych; który reprezentuje optymalizację pod względem jakości i ilości produkcji składników aktywnych. To ciągłe i ciągłe pobieranie próbek oraz dodawanie nowej gleby jest monitorowane w sposób zautomatyzowany przez chemostaty i turbostaty.Chemostat jest urządzeniem odpowiedzialnym za monitorowanie warunków hodowli, takich jak pH i składniki pokarmowe stanowiące glebę; gdy to nie wystarcza, sprzęt interweniuje, wprowadzając środki naprawcze. Z drugiej strony turbostaty mierzą gęstość optyczną hodowli, która jest wprost proporcjonalna do ilości komórek; gdy osiąga ona maksymalną wartość progową, pobierana jest niewielka ilość, a następnie poddawana ekstrakcji składników aktywnych.
- Bioreaktory z unieruchomionymi komórkami: metoda podobna do typu zamkniętej pętli, jednak różni się, gdy po ustaleniu zdolności hodowli komórkowej do wytwarzania metabolitów wtórnych, do bioreaktora, który pozostaje zamknięty, wprowadza się związki żelatynizujące lub stałe nośniki. Te nośniki pozwalają kulturze zawiesinowej stać się kulturą stałą zawsze wewnątrz bioreaktora, w którym komórki są w formie mikroagregatów w równym kontakcie z pożywką, a zatem są równie wrażliwe na bodźce pożywki. gatunek stały nośnik stanowi w rzeczywistości bodziec mechaniczny zdolny do wywołania wrażliwego różnicowania morfologicznego i funkcjonalnego; innymi słowy, komórki zaczynają, choć powoli, różnicować się w zorganizowane tkanki; przez większość czasu odpowiada makro lub mikroskopijne różnicowanie morfologiczne i fizjologiczne do zróżnicowania metabolicznego. Podsumowując, unieruchomienie upraw może sprzyjać wytwarzaniu związków wtórnych.
Inne artykuły na temat „Biotechnologia: rodzaje bioreaktorów i ich zastosowania”
- Biotechnologia: bioreaktory i synteza składników aktywnych
- Farmakognozja
- Biotechnologia: czynniki wpływające na produkcję składników aktywnych
