生物反应器的现状及发展趋势(生物反应器的研究进展)

海潮机械 2023-01-20 04:06 编辑:admin 50阅读

1. 生物反应器的研究进展

答:生命科学基础性研究的优先发展领域:基因组和功能基因组学、重大疾病相关基因的识别、分子生物学与生物化学、细胞和发育生物学、神经生物学、动植物区系的系统演化与协同进化、生物信息学等。

  基因组研究:在基因组这一前沿领域,中国开始走向世界。中国科学家承担了人类基因组1%的测序,是继美、英、法、日、德后成为正式参加国际人类基因组合作项目的第六个国家,也是惟一加入该计划的发展中国家;克隆了功能新基因的全长cDNA800多条,已申请一批国内外专利;证明了东亚人群的基因组与其他现代人群一样起源于非洲;建成了南、北方人类基因组研究中心。最近,中国科学院在水稻基因组研究中取得重大进展,已经发表了水稻基因组的框架序列,并在参加水稻基因组完成序列图测定的国际合作中率先完成了第四号染色体的工作。中国在微生物基因组测序方面也已成为主要的参加国,迄今已完成了钩端螺旋体等6个微生物的全基因组测序。

  疾病相关基因研究:中国科学家充分发挥人类遗传资源优势,近年来取得了疾病致病基因定位、克隆的一系列进展。首先在急性早幼粒白血病的致病基因克隆和功能研究方面取得突破,继而克隆了耳聋、短指(趾)等一批单基因疾病的致病基因,近来又定位了II型糖尿病、原发性高血压和鼻咽癌的基因。应用基因表达谱和生物芯片,最近发现了一批与原发性肝癌发病、发展相关的基因和基因标志。

  其他前沿领域:在诸如生物化学和分子生物学、神经生物学、进化生物学等方面,近年来中国生命科学界也取得了不少国际一流成果。例如,发现了与精子成熟和保护有关的抗菌胜基因、揭示了果蝇有与高等动物类似的认知行为,首次观察到植物防止自交的一种新的繁育机制等。在系统发育和动植物区系演化方面,完成了255卷的《植物志》、《动物志》、《中国隐花植物志》,这些工作均得到国际同行的高度评价。

生物技术研究与开发重点领域:高产优质农作物的遗传育种、转基因技术和动物克隆、生物反应器、基因和蛋白质工程疫苗及药物、基因治疗等。

  农业生物技术:中国在超级杂交稻研究与组合应用上处于世界领先地位,已选育出一批两系法亚种间杂交稻新组合,较好地实现了杂种优势与理想株型的结合。育成的超级杂交稻组合比现在生产上应用的杂交稻组合增产15%-25%。2000-2001年超级杂交稻累计推广300万亩,共增产优质稻谷3-4亿公斤。优质小麦品种业已得到推广。在植物基因工程研究开发方面,中国已经有转基因耐贮藏番茄,转查尔酮合成□基因矮牵牛、抗病毒甜椒、抗病毒番茄、抗虫棉花等5种自主研制的转基因植物通过了国家商品化生产许可,并有20余种转基因植物进入环境释放阶段。2000年中国转基因作物(主要是转基因棉花)种植面积达到50万公顷,列世界第四位。同时,中国转基因植物的研究体系和安全评价体系也基本建立起来,其中包括以基因研究为主的上游部分、以植物遗传转化为主的中游部分和以生物技术育种为主的下游部分的研究体系。

  农业微生物基因工程研究,包括杀虫、抗病、共生和联合固氮等微生物的遗传改造和应用取得良好进展。目前中国是世界上农业重组微生物环境释放面积最大、种类最多和研究范围最广的国家,所取得的成就已受到各国科学家的广泛关注。在中国境内申报并通过农业生物基因工程安全委员会批准的农业重组微生物在40例以上。

  在动物生物技术研究与开发方面也取得了可喜的成绩:转基因鱼研究达到了国际领先水平;获得了生产人药用蛋白的转基因动物;获得了山羊、牛等一大批克隆动物,其生产水平已达到国际先进。此外,部分畜禽基因工程疫苗已经达到了商业化生产的阶段。

  医药生物技术:经多年努力,基因工程药物产业初具规模,批准上市的产品有18种,进入一、二期临床的有21种,处于临床前开发的有35种。产品市场占有率不断提高,例如α1b干扰素国内市场占有率已达60%。治疗性乙型肝炎疫苗初露端倪:血源性乙肝抗原-抗体复合物已获特殊临床试验批文;基因工程乙肝抗原-抗体复合物即将进入临床试验,成果已获中国和国际专利,目前正在开展三重复合物新型疫苗研制。人工血液代用品技术转让成功,已建成中试规模基地,连续多批产品达到质控标准。通过产学研的结合,中国基因工程制药业具备一定生产能力的企业已有60多家。

  生物技术药物由仿制逐步向创新转变,在世界前十种销量最大的品种中,中国能生产八种。此外,应用于诊断或导向药物的单抗和单抗衍生物的研究进展顺利,为今后抗体产品的产业化奠定了基础;遗传病的基因诊断技术达到国际先进水平;肿瘤免疫治疗、抗血管治疗、组织工程、生物芯片和干细胞研究等取得了一系列突破与重要进展;基因治疗的关键技术实现突破,B型血友病、恶性肿瘤、梗塞性外周血管病等五种治疗方案进入临床试验。中国的生物技术产品销售额已从1986年的2.6亿元人民币上升到2000年的200亿元人民币。

2. 生物反应器技术

1.MBR(膜生物反应器)工艺的工作原理

首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物,然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。

中空纤维膜丝为管状,管壁上有微孔,能够截留住活性污泥以及绝大多数的悬浮物,出水清澈透明。为使膜能够长期连续稳定的运行,在膜的下方要进行一定量的曝气,这样,既满足生物需氧量,又使膜丝不断抖动,防止活性污泥附着在膜的表面造成污染。

2.MBR工艺特点:

(1)占地面积小,节省空间

生物处理高浓度废水时,处理浓度越高,需要处理槽的尺寸就越大。采用MBR工艺,由于污泥浓度高,可以在高负荷下运转,所以可以大幅度地节约占地面积。

(2)出水水质稳定、透明度高

中空纤维膜能够截留几乎所有的微生物,尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物,因此系统内的生物相极大丰富,活性污泥驯化、增量的过程大大缩短,处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强,出水水质非常稳定。

(3)运行管理方便、维护简单

传统的好氧活性污泥处理工艺,在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象,导致系统不能正常运行、出水不达标。而MBR工艺是用通过膜的抽吸来进行泥水分离,因此,污泥膨胀对于MBR出水的影响远小于传统工艺,因此运行管理非常方便。

自动化程度高,维护简单。

(4)泥龄长

膜分离使污水中的大分子难降解成分,在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间,大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,可以实现基本无剩余污泥排放。由于泥龄长,更加适合世代时间长的微生物生长,有利于去除污水中难讲解的有机物质。

(5)动力消耗低

中空纤维膜所需的吸引压力仅为-0.1~-0.4公斤/cm2左右,动力消耗低,一般不需要污泥回流。

(6)抗冲击性强

当进水水量短时间内有较大变化时,可以考虑短时间加大膜的通过流量以达到缓解冲击的目的。当进水水质变化时,由于有较高的污泥浓度,在一定范围内也可以达到缓解冲击的目的。

3.适用范围

MBR工艺其高效的处理效果,在当今社会受到环保界人士的青睐并受到认可,已被广泛的应用于各领域的污水处理。尤其在中水回用上受到很高评价,是中水回用的最佳选择。

(1)新建小区、大型污水处理厂;

(2)对绿化美观又要求的公司、工程等;

(3)占地面积有限的改造项目;

(4)对出水水质要求严格的地区。

3. 生物反应器的研究进展怎么写

        生物反应器的原理是应用重组DNA技术和转基因技术,将目标基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中,经胚胎移植,得到能在乳腺中表达转基因产品的个体,其乳腺组织可分泌生产“目的产品”,如具有药用价值的蛋白。

这些蛋白进入奶中,再通过回收含转基因蛋白的动物奶,就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。

4. 生物反应器的研究进展情况

生物反应器首先在发酵工业中得到应用。发酵工业中使用的生物反应器,实际上是发酵罐。另一种是以固定化酶或固定化细胞为催化剂的酶反应器。世界上最大的发酵罐高达100米,直径7米,容积为4000立方米。它远远望去,犹如一座壮观的圆形塔。 可以用于制干扰素、胰岛素、生物钢、人生长激素...... 好处我也不太清楚。 生物反应器是利用生物催化剂为细胞培养(或发酵)或酶反应提供良好的反应环境的设备,通常称为发酵罐或酶反应器。用于污水生物处理的曝气池或厌气消化罐也可作为生物反应器的一类。生物反应器是生物反应过程中的关键设备,它的结构、操作方式和操作条件对生物技术产品的质量、转化率和能耗有着密切关系。 生物反应器 名称 名称: 生物反应器 主题词或关键词: DNA 生命科学 细菌 胰岛素 内容 内容 生物反应器听起来有些陌生,基本原理却相当简单。胃就是人体内部加工食物的一个复杂生物反应器。食物在胃里经过各种酶的消化,变成我们能吸收的营养成分。生物工程上的生物反应器是在体外模拟生物体的功能,设计出来用于生产或检测各种化学品的反应装置。或者说,生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统,是一种生物功能模拟机,如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。

在固定化酶广泛应用的基础上,人们发现天然细胞本身就具有多功能的系列化反应系统采用物理或化学方法将细胞固定化,是利用酶或酶系的一条捷径。

一个固定化细胞反应器犹如一台“生命活动功能推动机”。

固定化细胞技术开始于70年代,其实际应用程度已超过固定化酶。如美国、欧洲、日本均采用固定化菌体柱床工艺大规模生产高果糖浆。

5. 生物反应器的研究进展图

  法国巴斯德研究所利用生物反应器进行Vero细胞的大规模培养获得成功以来,生物反应器便以其高密度、大规模、低成本的优势时引起广泛关注。与先进国家相比,我国动物细胞生物反应器方面的技术研究和装备严重滞后,国内用于动物细胞工业化大规模培养生产的人用和兽用疫苗生产技术正处于从转瓶培养向生物反应器悬浮培养技术转型的升级换代初期阶段。

生物反应器是动物细胞工业化大规模培养中的关键设备。生物反应器培养工艺,具有综合成本低、批量大、批间差小、所获得病毒抗原含量高等优点。一些有治疗作用的蛋白组分利用基因工程表达的生物反应器大规模的细胞培养平台的建立意义重大,特别是生物反应器细胞培养技术在生产中的应用,进一步提高了疫苗产品的质量。抗原滴度是疫苗的决定因素,滴度越高预防效果就越好。我国自行生产的疫苗由于生产技术落后,在质量上与国际先进水平存在很大差距,大部分企业的疫苗抗原滴度达不到国家规定要求,只能通过加入佐剂的方法提高免疫效果。添加佐剂后的疫苗,会使接种者产生局部疼痛、硬结等不良反应,特别是使用佐剂导致疫苗产生保护的时间大大滞后,致使很多患者等不及疫苗发挥作用就发病死亡。

生物反应器微载体培养VERO细胞和MARC145细胞,反应器接种细胞后,细胞贴附于微载体迅速生长,经培养后能长满微载体表面,细胞致密、轮廓清晰、形态良好,用结晶紫染色,细胞密度达到5×106个/毫升以上。多以单个细胞形式存在,细胞立体感强、透亮、轮廓清晰、形态良好,细胞密度达到3×106个/毫升以上,用苔盼兰染色,细胞活力在95%以上。通过在生物反应器内投放高密度微载体、使用特殊的培养基和采用独特设计的灌流工艺,生产出了高滴度的抗原。在对引起副反应的杂蛋白、DNA等杂质进行分离后,最终获得达到国际标准的合格无佐剂疫苗。

生物反应器细胞大规模培养技术作为生物制药中最为关键的技术,已成为我国生物技术药物产业化最难跨越的"门槛"。国内的生物制药企业已经感受到需要用反应器进行技术升级的迫切性, 生产技术的创新给疫苗生产企业带来历史发展机遇,同时也带来严峻的挑战。及时准确地掌握和应用不断发展创新的疫苗生产支撑技术将给疫苗生产企业带来持续发展的核心竞争能力。

我们正致力于细胞大规模培养制药工艺技术开发、细胞培养基研发和制造、细胞生物反应器设计和制造,必将推动我国生物制药技术的进步与发展。