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乳腺生物反应器的相关技术及前景展望

乳腺生物反应器的相关技术及前景展望
乳腺生物反应器的相关技术及前景展望

乳腺生物反应器的相关技术及前景展望

摘要:文章分析了乳腺生物反应器的发展背景、研究概况;从定义、原理、建

立乳腺反应器的基本方法方面详细的讲解了相关知识;从现在应用的相关生物工

程技术入手,分析了各种方法的可借鉴优点以及存在的不足,并且提出了可以解

决的办法;展望将来乳腺生物反应器广阔的科研前景和巨大的经济潜力

关键词:乳腺生物反应器;生物工程;转基因技术

1国际国内背景

1.1 生物工程发展

在新技术革命的影响下,传统的化学药物模式正在为生理药学模式逐步替代,预示着医药工业体系的划时代变革。在生物工程药物的生产中,基因工程技术的

运用显示出了其无与伦比的优越性:基因工程技术能明显提高生化药物的生产效率;基因工程提供了大规模制取传统技术难以制备的人体内活性物质的技术;基

因工程药物对过去难以治疗的一些病症有特殊效果。基因工程药物一般毒副作用

较小。

1.2 乳腺生物反应器的研究概况

1980年Gordon 用显微注射法将外源胸苷激酶基因转入小鼠基因组,首开转基

因小鼠之先河。1982年,Palmiter 等成功地获得了转人生长激素的“硕鼠”轰动了

整个生命科学领域。1987年Gordon 将人组织纤溶酶原激活剂(t-PA)cDNA与小鼠

乳清酸蛋白(WAP)基因启动区构建融合表达结构,首建乳腺生物反应器小鼠模型。1991年Wright等在羊的乳腺中表达了人抗胰蛋白酶基因,且其含量高达35g/L。

此后,转基因动物乳腺生物反应器的研究进一步深入,相继获得了多种珍贵蛋白,人α1-抗胰蛋白酶、人尿激酶、人凝血因子Ⅸ等诸多重要蛋白在转基因动物中业

已获得有效表达,显示出乳腺生物反应器美好的应有前景。

2 乳腺生物反应器

2.1 乳腺生物反应器定义及特点

动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台,使外源基因导入动物基因组中

并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力,在动

物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。乳腺生物反应器生

产的外源蛋白种类广泛,从小分子肽到大分子复杂蛋白质,从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可有效生产。

2.3乳腺生物反应器的应用现状

乳腺生物反应器的应用主要体现在四个方面:建立转基因动物生物反应器模型;生产药用珍稀蛋白;提高乳汁的营养价值,并降低有达物质的含量,如导入

乳铁蛋白基因以提高乳铁蛋白在乳中的含量,导入溶酶基因以降低乳中细菌的含量;改变乳汁的组成成分,使其性质更接近人乳,提高乳汁的应用价值。

2.4表达载体}

制备乳腺生物反应器的关键是保证目的蛋白特异性在乳腺中的高效表达,传

统表达载体都是选用某种乳蛋白基因的调控序列作为启动子元件。目前,已经克

隆并用作构建载体的乳蛋白基因主要有β-乳球蛋白(BLG)基因、aS1-酪蛋白基因、β-酪蛋白基因、乳清酸蛋白(WAP)以及乳清白蛋白基因。

3 常用的转基因技术及其应用前景

3.1 常用的转基因技术种类

转基因技术是制备乳腺生物反应器的核心技术。目前制备动物乳腺生物反应

植物生物反应器的研究进展及发展方向

植物生物反应器的研究进展及发展方向 姓名 (内蒙古科技大学生物技术系) 摘要利用转基因植物作为生物反应器生产外源蛋白,包括抗体、疫苗、药用蛋白等较之其他生产系统具有很多优越性。本文简介了植物生物反应器的研究发展历史和现状, 并对植物生物反应器领域的发展作了一定的展望和讨论。 关键词植物抗体; 口服疫苗; 药用蛋白;转基因; 生物反应器 植物生物反应器是生物反应器研究领域中的一大类, 是指通过基因工程途径, 以常见的农作物作为化学工厂,通过大规模种植生产具有高经济附加值的医用蛋白、工农业用酶、特殊碳水化合物、生物可降解塑料、脂类及其他一些次生代谢产物等生物制剂的方法[1]。 1 植物生物反应器研究内容 1.1植物抗体(plantibody) 抗体(antibody) 是动物体液中的一系列球蛋白,称为免疫球蛋白(Ig) 。它们可介导动物的体液免疫反应。在植物体内表达编码抗体或抗体片段(如Fab 片段和Fv 片段) ,获得的产物就称为植物抗体。植物抗体最大的优点是使生产抗体更加方便和廉价。尤其在生产单克隆抗体方面,利用植物生产要比杂交瘤细胞低廉的多。据估计,在250 m2 的温室中利用苜蓿生产IgG的成本约为500~600美元/ g ,而利用杂交瘤细胞生产抗体的成本约为5 000 美元/g 。因此,利用植物生产抗体具有广阔的市场前景。目前,利用转基因植物表达的抗体包括完整的抗体分子、分泌型抗体IgA、IgG、单链可变区片段(scFv) 、Fab 片段、双特异性scFv 片段以及嵌合型抗体等不同类型的抗体。 植物不仅作为生物反应器器生产抗体用于医药产业,而且植物抗体介导的免疫调节在植物抗病育种上也很值得研究。Fecker 等将抗甜菜坏色黄脉病毒(BNYVV) 的外壳蛋白基因的scFv 转化烟草,产生的scFv 定位于细胞质中或通过末端的连接信号肽而分泌到质外体,结果发现转scFv 的植株出现症状的时间明显迟于对照。Tavladoraki 等将抗菊芋斑驳病毒(AMCV) 的外壳蛋白基因的scFv 转入烟草后,发现感病率下降50~60 % ,出现症状的时间也明显迟于对照。LeGall 等将针对僵顶病植原体主要膜蛋白的scFv 转入烟草中,并通过细菌信号肽把scFv 定位到质外体,将转基因烟草接穗嫁接到被植原体侵染的砧木上,没有表现病症,而对照的非转基因接穗却出现严重的僵顶病症状甚至死亡。 另外,在植物细胞中表达具有催化或钝化酶和激素作用的抗体,从而对细胞代谢进行调节,这对于植物代谢机理的研究非常有用。Owen 等将植物光敏色素单链Fab 抗体转入烟草中,转基因烟草光敏色素下降40 % ,而且该转基因烟草种子表现出异常的依赖光敏色素萌发的能力。Shimada等在烟草内质网中高效表达了抗赤霉素前体分子A19/ 24 的scFv ,A19 和A24 分别是A1 和A4 的前体,转基因烟草中A1含量降低并表现矮化[2]。 1.2口服疫苗(edible vaccine)

动物乳腺生物反应器

动物乳腺生物反应器 黄泠淇 16302010054 技术原理 乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA技术和转基因技术,将目的基因转移到尚处于原核阶段(或1~2细胞的受精卵)的动物胚胎中,经胚胎移植,得到转基因乳腺表达的个体,其乳腺组织即可分泌生产目的产品进入奶中。 在构建乳腺表达的外源基因时,外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区,即要有一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列,这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下,使其在乳腺中表达,再通过回收奶得到目的蛋白。 转基因动物乳腺生物反应器建立后尚需进一步鉴定。可分别从DNA,RNA及表达的目的蛋白等不同水平进行检测,从而确保能得到具有生物活性的目的蛋白。 目的蛋白的分离和纯化的基本路线可以分为:收集转基因动物奶液,离心去脂肪,酸处理去除酪蛋白,盐析、透析、超滤,以及各种层析技术来提纯,最后得到成品。 技术应用 工业上,动物乳腺生物反应器主要应用于生产活性蛋白。大量抗体,抗生素,疫苗被成功生产出来。腺反应器生产的抗胰蛋白酶,凝血因子更是帮助无数遗传病患者摆脱病痛。同时经营养改造过的乳腺生产的奶液可以为免疫系统功能不全的人和接受放疗化疗的病人提供优良的营养物质和安全的药物服用途径。 动物乳腺生物反应器除了用于大量生产蛋白质,还是研究基因的理想工具,利用这项技术能够方便研究基因功能,整合,翻译,修饰,表达,调控等。也为其他生物反应器的研究和商业应用开辟道路。技术优点

1.动物乳腺的表达可进行翻译后修饰,如信号肽切除,蛋白的糖基化,羟基化及羧基化等,相比原核生物生产的外源蛋白,这种方法生产的蛋白具有生物活性和稳定性。 2.这种蛋白表达体系简单,一旦建立转基因动物乳腺生物反应器,只要简单地饲养好动物,利用动物乳腺的高表达能力,即可源源不断地得到贵重的药物蛋白。 3.转基因动物乳腺反应器的生产过程是一个畜牧业过程,饲养费用低廉,对环境没有污染,有广阔的发展前景。因此,利用乳腺专一性表达的生物反应器生产药用蛋白,具有其它表达系统不可替代的优越性。 技术缺点 1.目前的转基因技术不能完全控制目的基因,启动子,调控区的结合位点,也很难找到合适的启动子和调控区基因,难以得到大量表达目的蛋白的乳腺反应器。 2.用于制备动物乳腺生物反应器的大牲畜毕竟是自然界长期进化的结果,机体的保护系统会对一切外源性物质产生排斥作用,动物机体可能会水解生产出来的目的蛋白,羧基化不充分,糖基化形式和人类不同。 3.动物奶液中的蛋白多种多样,而且目的蛋白的表达量变化也很大,而且相对其他蛋白,占比很小。而且奶液中可能含有细菌,病毒,动物组织碎屑,为目的蛋白的检测和纯化带来困难。

生物反应器

生物反应器 指以活细胞或酶为生物催化剂进行细胞增殖或生化反应提供适宜环境的设备,它是生物反应过程中的关键设备。生物反应器的结构、操作方式和操作条件的选定对生物化工产品的质量、收率(转化率)和能耗有密切关系。生物反应器的设计、放大是生化反应工程的中心内容,也是生物化学工程的重要组成部分。 分类从生物反应过程说,发酵过程用的反应器称为发酵罐;酶反应过程用的反应器则称为酶反应器。另一些专为动植物细胞大量培养用的生物反应器,专称为动植物细胞培养装置。 发酵罐发酵罐若根据其使用对象区分,可有:嫌气发酵罐、好气发酵罐、污水生物处理装置等。其中嫌气发酵罐最为简单,生产中不必导入空气,仅为立式或卧式的筒形容器,可借发酵中产生的二氧化碳搅拌液体。 若以操作方式区分,有分批操作和连续操作两种。前者一般用釜式反应器,后者可用连续搅拌式反应器或管式及塔式反应器。好气发酵罐按其能量输入方式或作用原理区分,可有: ①具有机械搅拌器和空气分布器的发酵罐这类发酵罐应用最普遍,称为通用式发酵罐。所用的搅拌器一般为使罐内物料产生径向流动的六平叶涡轮搅拌器,它的作用为破碎上升的空气泡和混合罐内的物料。若利用上下都装有蔽板的搅拌叶轮,搅拌时在叶轮中心产生的局部真空,以吸入外界的空气,则称为自吸式机械搅拌发酵罐。 ②循环泵发酵罐用离心浆料泵将料液从罐中引出,通过外循环管返入罐内。在循环管顶端再接上液体喷嘴,使之能吸入外界空气的,称喷射自吸发酵罐。 ③鼓泡塔式发酵罐以压缩空气为动力进行液料搅拌,同时进行通气的气升发酵罐。目前,世界所发展的大型发酵罐是英国卜内门化学工业公司的发酵罐,它以甲醇为原料生产单细胞蛋白的压力循环气升发酵罐,其直径为7m,高为60m,总容量为 2300m□,自上至下有5000~8000 个喷嘴进料。目前,还有些发酵产品,如固体曲等,使用专门设计的能调节温、湿度的旋转式固体发酵装置。 生产甲烷(沼气)用的是嫌气发酵罐,也称消化器或沼气发生器,这种发酵罐装有搅拌器,顶部有的有浮顶。 污水生物处理装置中,最简单的是曝气池,装有表面曝气叶轮。为了节省占地面积,开发了一种利用气升式发酵罐原理的深井式污水处理池或大至 20000m□的多循环管式曝气装置。此外,还有生物滤池和生物转盘等装置,把能降解污水中有害物质的菌或原生动物,以生物膜的形式附在填料或转盘上。 酶反应器可分游离酶及固定化酶反应器两大类。 ①游离酶反应器以水溶液状态与底物反应。若为分批釜式反应器,酶就不能回收;若用连续釜式反应器并附有一个能把大分子的酶留在系统内的超滤装置则可使酶连续使用。也可将酶液置于用超滤材料制成的U形管或中空纤维管中,并将其置于釜式或管式反应器进行操作,这样也可使酶连续使用。后者接近连续管式反应器。 ②固定化酶反应器除了和化学反应器类似的固定床反应器和流化床反应器外,还有多种特殊设计。例如:将酶固定在惰性膜片上,再卷成螺旋状置于反应器中,或将酶固定在中空纤维的内壁制成反应器;也可将固定化酶置于金属网框中进行酶反应。在反应中产气(如CO2)严重时,可考虑采用多层酶反应器。采用固定化细胞时的反应器,基本上和固定化酶反应器相同,但在好气培养时要便于空气导入和废气排出。

浅析我国生物反应器行业发展现状与对策

浅析我国生物反应器行业发展现状与对策 发表时间:2018-09-18T11:57:05.223Z 来源:《基层建设》2018年第24期作者:张国良 [导读] 摘要:生物反应器技术是上世纪90年代初出现的一种利用微生物、动植物细胞为单位进行大规模生产药用,农用蛋白的生物高技术。 身份证号:44010619881029xxxX 510530 摘要:生物反应器技术是上世纪90年代初出现的一种利用微生物、动植物细胞为单位进行大规模生产药用,农用蛋白的生物高技术。21世纪是“生物”的世纪,随着世界经济的发展和细胞培养工艺的提高,我国生物反应器行业面临着挑战和机遇。为了在“生物”世纪潮流下生存与发展,我国生物反应器行业需不断事实更新管理模式,不断提高自主创新能力,不断提高生物反应器的品质。本文对我国生物反应器行业发展现状、存在问题及发展机遇进行综合分析,为新旧生物反应器企业发展提供参考,给生物反应器企业带来机遇。 关键词:生物反应器;发展;对策 1.我国生物反应器行业发展面临的主要问题 1.1我国生物反应器行业部分企业沿用粗放型的管理模式 我国生物反应器行业的发展正随着国家对生物医药的重视和大力扶持而稳步前行。早期的生物技术政策“蓝皮书”、“863”、“973”高技术计划拉开了生物反应器快速发展的序幕,2011年,《医药工业“十二?五”规划》中更是将占领生物制药制高点作为两大主题之一。这使我国生物反应器行业飞速发展。但是,部分生物反应器企业发展却有着其不合理性。①国内大部分生物反应器企业管理层前身为某些生物反应器外企的销售人员,本身没有成本意识,报价是结合以往外企经验和国内廉价劳动力进行的估价,导致报价利润较低,且容易产生“降低品质竞争”的现象。②没有项目管理经验,合同执行能力不足,导致大项目及时交货率低。 1.2我国生物反应器行业自主创新能力低下 我国生物反应器发展机缘:因我国改革开放,在国家良好政策推动下,国内生物反应器需求增大,而国外的生物反应器货期长,价格贵,售后服务能力差。在此供需不平衡的因素促进,部分有生物反应器外企经验的工作人员进行自主创业。但因该主要创业人员前身为销售工程师,缺乏工艺基础,自主创新能力低下。这是导致我国生物反应器行业自主创新能力低下的根源所在。 1.3我国生物反应器产品“量”大于“质” 就目前现状,我国生物反应器行业主要是仿造国外Sartorius等企业的标准产品,所提供的反应器主要为:A、发酵罐,B、细胞罐。从改革开放“大生产”政策指导,大部分企业选择生产具有“工艺简单,产能大,回本快”的发酵罐。但因发酵罐制作与培养工艺简单,对反应器“大生产”品质要求低,入行门槛低,导致国内很多反应器企业至今仍靠着不断降低发酵罐产品质量来获得经济效益。但时代在发展,生物培养行业的产品不断更新,对工艺和品质越来越注重。靠着仿造和粗制滥造的“发酵罐”逐步跟不上时代的步伐。 2.我国生物反应器行业的未来发展前景 2.1我国生物反应器行业的生产管理方式将转向PMP管理 在政府的政策支持和客观利润的促进下,越来越多的具有各自特点的生物反应器企业不断涌现。在竞争对手越来越多的背景下,以往“粗放型”管理模式的企业竞争力越来低,逼迫他们进行转型。PMP等新型管理模式在此背景下诞生。①要求企业以项目为单位制作生物反应器;②PMP要求企业注重成本管理,要求企业在保证生物反应器质量的前提下,降低人员成本,材料成本等,超成本需要经过分析与批准后才能往下走流程并留下文本信息以作后面项目参考;③PMP要求企业注重时间管理。制作反应器前需制作进度管理计划,与各相关部门定下关键项目结点,例:图纸出具节点,材料计划出具节点,施工开始和预计结束节点,项目验证节点等。进度计划出具后,各部门均需按照项目节点安排工作;④PMP要求企业进行品质管理,唯有高品质产品的保证下,企业才能长久生存。 2.2我国生物反应器行业需不断进行自主创新 在改革开放三十多年以来,政府不断号召行业进行“科技创新”。在同行技术不断增强与客户要求增多的背景下,单靠低成本,低品质生物反应器企业被迫向高技术企业转型。另外,在政府推进工业4.0的政策指导和GMP要求计算机验证下,越来越多企业将系统往wincc方面研发,增大企业“含金量”。 2.3我国生物反应器行业需投入更多资源进行提供不同等级的产品和服务的研发 在国产生物反应器发展的开始阶段,低价格的反应器设备往往更能占领市场份额,是企业在市场竞争中胜利的主要因素。但随着国内外客户需求不断增长以及同行竞争力不断变大的背景下,“低品质,低价格,无服务”的生物反应器无法满足不同客户的个性化需求。在未来,拥有“高品质,合理价格,个性化服务”的企业将占有越来愈多市场份额。何为“高品质,合理价格,个性化服务”?“高品质”,指的是生物反应器在生产过程中严格按照GMP进行制作,经过GMP验证,且系统稳定,不同批次的产品质量稳定。“合理价格”,指的是在保证品质和服务的前提下,将成本降低,以获得更好的利润回报。“个性化服务”,指的是针对不同等级的客户提供不一样的售前售后服务。例,针对某些培养工艺不成熟的客户,生物反应器企业需要提供培养工艺方面的指导,帮助客户走通工艺。 2.4环保是我国生物反应器行业需要考虑的发展因素 无论是现在还是未来,节能环保都是客户企业运行成本的重要考虑因素。生物反应器系统如拥有节能环保设计,将会帮客户大大的降低运营成本。例如:传统的生物反应器,蒸汽用量与维持成本占用了很大运营成本,其实生物反应器除了灭菌时需要用到大量的蒸汽外,工艺培养时,用量较低。在此因素下,某些客户用“电加热器”代替蒸汽,大大的降低了客户维持蒸汽的用量的成本。 3.我国生物反应器行业的发展对策 3.1我国生物反应器行业管理者需加强专业化学习和技能深造 我国生物反应器行业中的企业管理者大部分前身为外企销售经理,缺乏工艺技术。在未来,技术和创新决定企业能否在21世纪生产与发展。企业管理层应该勇做“领头羊”,加强专业学习和工艺研发,从上而下,带动中层管理层,带领一线员工进行学习,并定期举办“创新竞技”大赛和表彰。养成“活到老,学到老”的企业文化,提升企业的向心力和凝聚力。 3.2我国生物反应器行业应该建立和完善企业管理制度 一套完善的企业管理制度是企业能否生存和发展的重要因素。目前我国生物反应器企业的管理制度多数为粗放型管理,或者是领导层的“一锤定音”,导致中层管理层没有真正的参与到公司管理,不能锻炼管理技能,不利于公司长久发展。公司想有效的发展,管理层需学会

动物乳腺生物反应器的研发及应用

动物乳腺生物反应器的研发及应用 王幸幸 (生命科学系 09生物技术学号:091344025 指导老师:于相丽老师) 摘要:文章综述了转基因动物乳腺生物反应器的原理、制备技术及应用、优点、国内外研究进展及存在问题,并对其发展方向进行了展望。 关键词:动物乳腺生物反应器;转基因技术 乳腺生物反应器是基于转基因技术平台,将外源基因导人动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺能够天然、高效合成并分泌蛋白质的能力,在动物的乳汁中生产一些具有重要价值的蛋白质的转基因动物的总称。1987年美国科学家Gordon等人首次在小鼠的乳汁中表达出人的蛋白t—PA(组织型纤维蛋白溶酶原激活因子)【1】,展示了用动物乳腺生产高附加值产品的可能性。从此,各国进入了对该技术的研发、应用和竞争中。 1 转基因动物乳腺生物反应器的原理 乳腺生物反应器(Gland Bioreactor)技术是指利用乳腺特异表达的乳蛋白基因的调控序列构建表达载体,制作转基因动物,指导外源基因在动物乳腺中特异性、高效率地表达,以期从转基因动物乳汁中源源不断地获得外源活性蛋白。乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA 技术和转基因技术,将目的基因转移到尚处于原核阶段的动物胚胎中.经胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区【2】.即需要一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列,这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下,使其在乳腺中表达再通过回收奶获得具有生物活性的目的蛋白。 2 乳腺生物反应器的制备技术及应用 2.1 制备技术 制备动物乳腺生物反应器的主要步骤包括:目的基因的选择,重组基因的构建,将重组基因转入受精卵,将转入了外源基因的受精卵植人同期发情的受体动物,对出生后基因整合、表达情况进行检测,对整合、表达的转基因动物进行育种试验,

生物反应器项目规划方案

生物反应器项目规划方案 投资分析/实施方案

报告说明— 该生物反应器项目计划总投资11052.87万元,其中:固定资产投资7881.50万元,占项目总投资的71.31%;流动资金3171.37万元,占项目总投资的28.69%。 达产年营业收入24035.00万元,总成本费用18993.65万元,税金及附加191.28万元,利润总额5041.35万元,利税总额5927.99万元,税后净利润3781.01万元,达产年纳税总额2146.98万元;达产年投资利润率45.61%,投资利税率53.63%,投资回报率34.21%,全部投资回收期4.42年,提供就业职位433个。 生物反应器是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。一次性生物反应器作为更替可清洗以及可重复使用系统的替代品,自使用起即能发现他们的显著差异及影响。一次性组件能够提高生产灵活性、增强无菌保证、降低前期资本投入以及加速新设施启动。全球生物反应器产业市场规模将从2020年的18亿美元增长到2025年的42亿美元,在预测期内的复合年增长率为18.5%。小型企业和初创企业越来越多地采用SUBs降低了自动化的复杂性,减轻了海洋生物的种植,降低了能源和水的消耗,生物制剂市场不断增长,SUBs的技术进步以及生物制药研发的不断增长等因素推动生物反应器市场的增长。

第一章概况 一、项目概况 (一)项目名称及背景 生物反应器项目 (二)项目选址 某某工业园 对各种设施用地进行统筹安排,提高土地综合利用效率,同时,采用 先进的工艺技术和设备,达到“节约能源、节约土地资源”的目的。节约 土地资源,充分利用空闲地、非耕地或荒地,尽可能不占良田或少占耕地;应充分利用天然地形,选择土地综合利用率高、征地费用少的场址。 (三)项目用地规模 项目总用地面积26960.14平方米(折合约40.42亩)。 (四)项目用地控制指标 该工程规划建筑系数78.46%,建筑容积率1.11,建设区域绿化覆盖率6.51%,固定资产投资强度194.99万元/亩。 (五)土建工程指标

动物乳腺生物反应器

万方数据

万方数据

万方数据

动物乳腺生物反应器 作者:刘静, Liu Jing 作者单位:山东省济宁学院生命科学与工程系,273155 刊名: 生物学教学 英文刊名:BIOLOGY TEACHING 年,卷(期):2009,34(12) 参考文献(15条) 1.杨雪峰;刘玉梅;张文娟动物乳腺生物反应器在现代生物制药中的应用[期刊论文]-黑龙江畜牧兽医 2008(06) 2.李志勇细胞工程 2007 3.Wiilmut I;Schnieke AE;Mcwhir J Viable off-spring derived from fetal adult mammalian cells[外文期刊] 1997(6619) 4.Velander WH;Johnson JL;Page RL High-level expression of a heterologous protein in the milk of transgenic swine using the cDNA encoding human protein C 1992(24) 5.Wright G;Carver A;Cottom D High level expression of active human alpha-1-antitrypsin in the milk of transgenic sheep 1991(09) 6.曾邦哲转基因动物的基础与应用研究 1997(06) 7.Gordon K;Lee E;Vitale J Production of human tissue plaminogen activator in transgenic mouse milk 1987(11) 8.Palmiter RD;Brinster RL;Hammer RE Dramatic growth of mice that develop from eggs microinjected with metallothioneingrowth hormone fusion genes 1982(5893) 9.Gordon JW;Scangos GA;Plotkin DJ Genetic transformation of mouse embryos by microinjection of purified DNA 1980(12) 10.王洪岩;仲跻峰;刘文浩动物乳腺生物反应器的研究进展[期刊论文]-山东农业科学 2004(03) 11.刘殿峰;刘秀霞;姚 伟转基因动物乳腺反应器与生物制药[期刊论文]-黑龙江动物繁殖 2004(03) 12.王庆忠;李国荣;尹 昆乳腺生物反应器的研究现状和产业化前景[期刊论文]-生命科学 2005(01) 13.Denning C;Burl S;Ainslie A Deletion of alpha (1,3) galactosyl transferase (GGTA1) gene and the prion protein (PrP) gene in sheep[外文期刊] 2001(06) 14.McCreath KJ;Howcroft J;Campbell KHS Production of gene-targeted sheep by nuclear transfer from cultured somatic cells[外文期刊] 2000(6790) 15.朱小甫;渠敬峰;吴旭转基因动物乳腺生物反应器研究进展[期刊论文]-畜牧兽医杂志 2007(03) 本文链接:https://www.doczj.com/doc/588620183.html,/Periodical_swxjx200912001.aspx

乳腺生物反应器技术与前景

乳腺生物反应器技术与前景 前言: 暑期讲座班上听了唐克轩教授对于生物反应器的介绍后,本人对乳腺反应器有了很大兴趣。于是假期整理了关于乳腺反应器的相关资料,作为学习报告。 摘要: 报告分析了乳腺生物反应器的发展背景、研究概况;从定义、原理、建立乳腺反应器的基本方法方面详细的讲解了相关知识;从现在应用的相关生物工程技术入手,分析了各种方法的可借鉴优点以及存在的不足,并且提出了可以解决的办法;展望将来乳腺生物反应器的科研前景。 关键词:乳腺生物反应器;生物工程;转基因技术 1国际国内背景 1.1 生物工程发展 在新技术革命的影响下,传统的化学药物模式正在为生理药学模式逐步替代,预示着医药工业体系的划时代变革。在生物工程药物的生产中,基因工程技术的运用显示出了其无与伦比的优越性:基因工程技术能明显提高生化药物的生产效率;基因工程提供了大规模制取传统技术难以制备的人体内活性物质的技术;基因工程药物对过去难以治疗的一些病症有特殊效果。基因工程药物一般毒副作用较小。 1.2 乳腺生物反应器的研究概况 1980年Gordon 用显微注射法将外源胸苷激酶基因转入小鼠基因组,首开转基因小鼠之先河。1982年,Palmiter 等成功地获得了转人生长激素的“硕鼠”轰动了整个生命科学领域。1987年Gordon 将人组织纤溶酶原激活剂(t-PA)cDNA与小鼠乳清酸蛋白(WAP)基因启动区构建融合表达结构,首建乳腺生物反应器小鼠模型。1991年Wright等在羊的乳腺中表达了人抗胰蛋白酶基因,且其含量高达35g/L。此后,转基因动物乳腺生物反应器的研究进一步深入,相继获得了多种珍贵蛋白,人α1-抗胰蛋白酶、人尿激酶、人凝血因子Ⅸ等诸多重要蛋白在转基因动物中业已获得有效表达,显示出乳腺生物反应器美好的应有前景。 2 乳腺生物反应器 2.1 乳腺生物反应器定义及特点 动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台,使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力,在动物的乳汁中生产一些

乳腺生物反应器的相关技术及前景展望

乳腺生物反应器的相关技术及前景展望 摘要:文章分析了乳腺生物反应器的发展背景、研究概况;从定义、原理、建 立乳腺反应器的基本方法方面详细的讲解了相关知识;从现在应用的相关生物工 程技术入手,分析了各种方法的可借鉴优点以及存在的不足,并且提出了可以解 决的办法;展望将来乳腺生物反应器广阔的科研前景和巨大的经济潜力 关键词:乳腺生物反应器;生物工程;转基因技术 1国际国内背景 1.1 生物工程发展 在新技术革命的影响下,传统的化学药物模式正在为生理药学模式逐步替代,预示着医药工业体系的划时代变革。在生物工程药物的生产中,基因工程技术的 运用显示出了其无与伦比的优越性:基因工程技术能明显提高生化药物的生产效率;基因工程提供了大规模制取传统技术难以制备的人体内活性物质的技术;基 因工程药物对过去难以治疗的一些病症有特殊效果。基因工程药物一般毒副作用 较小。 1.2 乳腺生物反应器的研究概况 1980年Gordon 用显微注射法将外源胸苷激酶基因转入小鼠基因组,首开转基 因小鼠之先河。1982年,Palmiter 等成功地获得了转人生长激素的“硕鼠”轰动了 整个生命科学领域。1987年Gordon 将人组织纤溶酶原激活剂(t-PA)cDNA与小鼠 乳清酸蛋白(WAP)基因启动区构建融合表达结构,首建乳腺生物反应器小鼠模型。1991年Wright等在羊的乳腺中表达了人抗胰蛋白酶基因,且其含量高达35g/L。 此后,转基因动物乳腺生物反应器的研究进一步深入,相继获得了多种珍贵蛋白,人α1-抗胰蛋白酶、人尿激酶、人凝血因子Ⅸ等诸多重要蛋白在转基因动物中业 已获得有效表达,显示出乳腺生物反应器美好的应有前景。 2 乳腺生物反应器 2.1 乳腺生物反应器定义及特点 动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台,使外源基因导入动物基因组中 并定位表达于动物乳腺,利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力,在动 物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。乳腺生物反应器生 产的外源蛋白种类广泛,从小分子肽到大分子复杂蛋白质,从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可有效生产。 2.3乳腺生物反应器的应用现状 乳腺生物反应器的应用主要体现在四个方面:建立转基因动物生物反应器模型;生产药用珍稀蛋白;提高乳汁的营养价值,并降低有达物质的含量,如导入 乳铁蛋白基因以提高乳铁蛋白在乳中的含量,导入溶酶基因以降低乳中细菌的含量;改变乳汁的组成成分,使其性质更接近人乳,提高乳汁的应用价值。 2.4表达载体} 制备乳腺生物反应器的关键是保证目的蛋白特异性在乳腺中的高效表达,传 统表达载体都是选用某种乳蛋白基因的调控序列作为启动子元件。目前,已经克 隆并用作构建载体的乳蛋白基因主要有β-乳球蛋白(BLG)基因、aS1-酪蛋白基因、β-酪蛋白基因、乳清酸蛋白(WAP)以及乳清白蛋白基因。 3 常用的转基因技术及其应用前景 3.1 常用的转基因技术种类 转基因技术是制备乳腺生物反应器的核心技术。目前制备动物乳腺生物反应

植物生物反应器的研究进展及应用

植物生物反应器的研究进展及应用 王勇 (广西工学院生化系20110401022) 摘要:随着植物转基因技术的发展,将植物体作为生物反应器生产有用的生化产物是当今生命科学技术研究中最热门的领域。植物生物反应器是近年来生物技术领域新的研究方向,利用农作物进行疫苗、药用蛋白的生产,具有广阔的市场前景和商业价值。植物系统具有低成本、安全和易规模化优势,其表达生物活性药用蛋白能力已被许多研究所证实;同时,植物药用蛋白产品还表现出潜在的市场和广阔应用前景。利用植物生物反应器生产药品是生物制药的一个分支,该技术通过基因工程植物生产药用蛋白质分子、肽和二级代谢物,具有成本低、规模化生产等优点。 关键词:植物生物反应器;转基因植物;重组蛋白;制药 随着人类经济社会的发展,对传统农业产品的要求也越来越高。现代生物技术,尤其是农业生物技术的迅速发展,对全球现有的农作物种植和生产结构能够产生重要影响。植物生物反应器是生物反应器研究领域中的一大类,是指通过基因工程途径,以常见的农作物作为化学工厂,通过大规模种植生产具有高经济附加值的医用蛋白、工农业用酶、特殊碳水化合物、生物可降解塑料、脂类及其他一些次生代谢产物等生物制剂的方法。植物生物反应器就是利用植物这个系统,包括植物细胞、组织器官以及整株植物为工厂,来生产具有商业价值的生物制品,包括疫苗、抗体、药用蛋白等,许多研究证实植物系统

具有表达活性哺乳动物蛋白的能力,在产品质量、成本和安全方面已显现出优势,并很快得到科学家和生物制药业的认可.据预测,未来5~1O年植物将成为临床治疗或诊断药品的主要生产系统。 1 植物生物反应器特点及优越性 许多研究证实植物系统具有表达活性哺乳动物蛋白的能力,在产品质量、成本和安全方面已显现出优势,并很快得到科学家和生物制药业的认可。科学家预测,不久的未来,植物生物反应器很可能成为生物化学药物及多种有用蛋白的重要生产系统。植物作为生产药用蛋白的生物反应器,为人类提供了一个更加安全和廉价的生产体系,与微生物发酵、动物细胞和转基因动物等生产系统相比,它具有许多潜在的优势。以生物学生产要求很高的疫苗为例,它的优点有:(1)技术较成熟,成本低廉,使用方便,易于推广;(2)植物具有完整的真核细胞表达系统,能准确地进行翻译后加工;(3)无须提取纯化过程,可直接食用免疫;(4)比传统的免疫途径更有效,植物细胞中的疫苗抗原通过胃内的酸性环境时可受到细胞壁的保护,直接到达肠内黏膜诱导部位,刺激黏膜和全身免疫反应;(5)安全性好,不需要注射器和针头之类的设备,避免了某些血液传播疾病。如果不以整株植物作为生产单位,而是用带有生产目的产物特性的植物细胞或组织作为生产单位,结合植物细胞培养和发酵工程方法,则可以像微生物发酵生产一样大规模工厂化生产目的产物。与人工栽培相比较,这种生产方式具有独特的优点:(1)节约自然资源,减少对土地资源的占用,同时不受地区、季节、气候等自然条件的影响;(2)细胞培养个体差异

生物反应器

生物反应器 生物反应器,是指利用自然存在的微生物或具有特殊降解能力的微生物接种至液相或固相的反应系统。目前研究得最多的两种反应器是“升降机型反应器”和“土壤泥浆反应器”。升降机型反应器是通过水相的流动来提供适当的营养、碳源和氧气,从而达到降解土壤中污染物质的目的。与固相系统相比,生物反应器能够在更短的时间内将污染物进行有效降解。该生物反应器技术已经应用于有机污染土壤的生物修复中。通过研究生物反应器,我们可以了解到:可以知道为达到一定的生产目的需要多大的生物反应器,确定什么样的结构更好;其次,对已有的生物反应器进行分析,达到优化的目的;还有就是分析各种生物反应器的数据,从而对细胞的生长、代谢等过程有更加深入的理解,生物反应器是工程学的一部分也是化学工程的一个分支,加上成本低.、设备简单、效率高、产品作用效果显著、减少工业污染等优点使他能够在很多方面都有着重要的应用,如改良乳汁品质、生产药用蛋白、外源基因在动物体内的位点整合问题、.乳蛋白基因表达组织特异性问题、目的蛋白的翻译后修饰问题、转基因表达产物的分离和纯化问题、转基因的技术与方法问题、伦理道德问题等诸多方面。 生物反应器经历了三个发展阶段:细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。转基因动物生物反应器的出现之所以受到人们极大的关注,是因为它克服了前两者的缺陷,即细菌基因工程产物往往不具备生物活性,必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后才能成为有效的药物,而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻、成本太高而限制了规模生产。另外,转基因动物生物反应器还具有产品质量高、容易提纯的特点。一般把目的片段在器官或组织中表达的转基因动物叫做动物生物反应器。几乎任何有生命的器官、组织或其中一部分都可以经过人为驯化为生物反应器。从生产的角度考虑,生物反应器选择的组织或器官要方便产物的获得,例如乳腺、膀胱、血液等,由此发展了动物乳

细胞培养用生物反应器

细胞培养用生物反应器 细胞培养用生物反应器 2010年12月22日 1、发展大规模细胞培养及其生物反应器 借助于细胞培养进行各种产品生产已是我国生物技术产业化的重要组成部分,涉及医药、化工、轻工、食品、农业、海洋、环保等行业。培养的细胞不仅只是微生物,用于生物技术产品生产的动物细胞、植物细胞和藻类细胞大规模培养已引起了大家重视,显露出令人鼓舞的前景。而且随着生物技术的发展,在人类今后发现的一切具有生物活性的物质都可以借助于细胞培养方法得到。它们可以是细胞代谢产物、生物转化、酶或某基因表达产物。 此外,随着人类社会经济发展,如果没有基于科技进步的大力开发,能源和资源将难以支撑人类社会进一步发展的目标,人类社会的发展必须将基于碳氢化合物的经济转变为基于碳水化合物的经济。这种能源结构和资源结构的转变将直接关系到我国经济的可持续发展,社会的稳定、和国家安全。解决上述问题的最有效方法就是发展工业微生物,只有工业微生物才能将来源于太阳能的可再生资源碳水化合物转变为现代社会所需要的化工原料和能源。 显而易见,要进行这些产品的生产,无不涉及到细胞代谢与大规模培养研究。为了提高生产水平,除了获得高生产能力的细胞株外,生物反应器是重要的核心技术,必需提供有利于生物过程研究的装置技术和高效节能的生产装置。但是在生物技术产业化平台中,细胞大规模培养技术等中下游技术是我国最薄弱的技术环节之一,以我国生物医药等领域产业化来说,与先进国家的差距是全面的。滞后的一个重要原因之一就是缺乏相配套工艺的工业化放大技术研究和相应的装备技术支撑。例如以哺乳类细胞培养技术来看,西方国家基因工程抗体的开发已经进入大规模细胞反应阶段,细胞工程研究规模已经达到1000L以上,基因工程抗体的生产反应系统最大规模达到20000L以上。相形之下,我国多数药物开发单位的细胞反应规模仍停留在2-30L规模,100L 的培养技术还不稳定,长期以来都是照抄照搬国外的技术和进口国外设备。国内只能生产一些低档装置, 仅靠科研成果模仿和基础科学的跟随。 与其他各行业的装备制造业一样,生物反应器为生物技术产业再生产和扩大再生产提供共性技术和关键技术,它的发展水平也反映了国家在科学

利用动物乳腺生物反应器生产人凝血因子LX

利用动物乳腺生物反应器生产人凝血因子LX 班级:生工《2》姓名:周誉学号:0802012040 【摘要】: 转墓因动物乳腺生物反应器是利用动物乳腺特异性启动子调控元件指导外源基因在乳腺中特异性表达并从转基因动物奶中获取重组蛋白利用转基因动物乳腺生物反应器生产人凝血因子LX是一种新型的生物制药方法且具有广阔的应用前景本文就转基因动物乳腺生物反应器生产人凝血因子LX的载体构建研究现状以及存在的问题等作一综述。 【关键词】:乳腺生物反应器凝血因子lx 、血友病氏转基因动物 【正文】 人凝血因子,人体凝血系统中重要的凝血因子它的缺乏会导致一种性连锁遗传的出血性疾病—血友病。目前主要靠替代疗法。即注射正常人血浆制剂以补充患者所缺乏的hfix。然而这种治疗存在着血液来源困难以及有从供血者传染肝炎病毒,爱滋病病毒等致病因子的危险。因此,传统的从血浆中提取hfix的方法远远不能满足临床需要。虽然通过重组DNA技术已能够在鼠肝细胞株中合成有生物活性的hfix。但是产量低,成本昂贵也难以满足实际需要。而转基因动物乳腺生物反应器是基因制药的新方法。通过转基因动物建立哺乳动物乳腺生物反应器来生产珍贵的药用蛋白也是近年来生物工程领域的研究热点。 1.乳腺生物反应器生产人凝血因子lx 乳腺生物反应器是基于转基因技术平台使外源基因导人动物基因组中并定位表达于动物乳腺并能从动物乳汁中获取具有重要价值的重组蛋白的转基因动物的总称。由于哺乳动物的乳房是一种天然的高效合成蛋白质的器官当外源基因的产物定向表达于乳腺时,可直接分泌于乳汁中而不损伤转基因动物本身特别是羊牛的泌乳量大,活性蛋白的产量高又容易收集。因此转基因动物乳腺生物反应器就像一座生产活性蛋白的药物工厂只要牛羊吃的草就可以从奶中源源不断地生产出人类所需的药用蛋白质来. 根据临床实际需要来看,血友病性B传统治疗方法和基因治疗方法都不能满足实际临床需要。利用哺乳动物细胞培养法和微生物发酵法生产LX成本极高,浓度低,纯化困难且生物活性低而乳腺生物反应器技术完全弥补了它们的不足.其优越性主要体现在乳汁分泌表达的药用蛋白经过哺乳动物体内复杂的加工和修饰其生化特性生物学活性和功能与天然蛋白完全相同.哺乳动物乳汁中的蛋白质种类较少主要是酪蛋白乳球蛋白乳清蛋白等因此提纯重组基因在乳汁中生产的目的蛋

生物反应器的现状及发展趋势

生物反应器的现状及发展趋势 【摘要】:生物反应器的研制不仅对现有生物产业的发展起着关键作用,而且可以用于进行高附加值化合物、药物等的生产。生物反应器在生物产品研究工作中是一个必不可少的重要工具和手段。人类正面临人口膨胀、陆地资源减少和环境恶化等全球性问题。传统的生产模式已经很难适应经济快速发展的需要,生物反应器的研究工作正在世界范围内蓬勃兴起。本文对生物反应器的现状及发展趋势进行了综述。 【关键词】:生物反应器;结构;功能;优缺点; 1 生物反应器的定义 生物反应器: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。 2 生物反应器的分类 2.1 发酵罐 2.1.1 发酵罐的主要构造 其主体一般为不锈钢制成的主式圆筒,其容积在一平方米至数百平方米。内部及顶部、底部有附件。 2.1.2 发酵罐的主要分类 (1)通气机械搅拌罐 通气机械搅拌罐(后面简称发酵罐)是许多发酵过程的首选设备,具有高传质和传热能力,理想的气液混合效果,较长的液体停留时间和较宽的操作气速。但缺点也明显,郾剪切力较大,损害许多剪切敏感型微生物能耗大,混合不均。因此,发扬通风搅拌罐的优势,克服其缺点是当前发酵罐研究的重点之一。通风搅拌罐改进工作主要在搅拌系统,包括搅拌器和多层搅拌系统的优化,搅拌器主要是采用新型搅拌器或改进标准搅拌器,目的是减少桨叶尾流的漩涡以便节能,或者改变反应器的流态,使得剪切力可以均匀的分布,保护反应器中的微生物。多层搅拌系统很早就开始使用,但由于对其工作机理研究不够深人,多年来一直采用简单的经验设计方法,没有发挥其应有的优势。 目前对于通风搅拌发酵罐的认识已经到了一个新的高度,主要表现在研究的内容和手段两面面,从内容看,对多层搅拌系统的研究不只是以单搅拌研究为基础的延伸,而是以多层搅拌为研究目标研究的深度和广度都在扩展,同时,研究溶液性质对传质和混合的影响,使得得出的成果更接近实际,为进一步的精确设计提供了相当的基础,尽管目前这些进步还不能实现完全通过计算就可实现发酵罐的放大设计。当然,这些成果的取得是伴随研究手段取得的进步,一些先进的仪器和技术为深入了解现象的内在规律提供了可能,如用于观察流体流动状态的多普勒流体分析仪、多普勒速度仪,分析工具计算流体力学及软件,准确测量体积氧传递系数Kla动压法等等。对于气液系统,用最小的功率消耗获得最大的气含率是最重要的设计目标,组合搅拌系统的底搅拌必须采用纯径向流搅拌器(如圆盘直叶涡轮搅拌桨),顶部采用混合流搅拌桨(如折叶开启式涡轮搅拌桨)向下输送液流,且液流应在湍流状态。得到最大的气含率就相当于得到最大的气液传质系数,这个结论有助于在设计时找出获得最大传质系数Kla同时功耗最低的设计参数。同样在搅拌系统设计中,引进新型高教的搅拌器可以进一步提高发酵罐的效率和表现。另外,搅拌系统设计的另一个重要原则就是对发酵液的理化性质的关注,由于发酵液成分复杂。对K-a的影响也是比较显著的,因此,根据发酵液的特性设计搅拌系统也是非常必要的,由于目前还无法量化描述发酵液成分对发酵过程传质传热的影响,大型发酵罐的设计应以小型试验为基础,选择适合的关联式作为放大依据。可能是最佳的设计方法。尽管,对发酵罐搅拌系统的研究已经取得了许多可喜的进展,但仍有许多同题需要深入研究。总体上,

生物反应器及其研究技术进展_王永红

第11卷第2期2013年3月生物加工过程 Chinese Journal of Bioprocess Engineering Vol.11No.2Mar.2013 doi :10.3969/j.issn.1672-3678.2013.02.003 收稿日期:2012-12-18 基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA021201);国家重大科学仪器设备开发专项项目(2012YQ150087) 作者简介:王永红(1966—),女,湖南省桂阳人,教授,研究方向:生物过程工程;张嗣良(联系人),教授, E-mail :siliangz@ecust.edu.cn 生物反应器及其研究技术进展 王永红,夏建业,唐 寅,杭海峰,易小萍,潘 江,许建和,张嗣良 (华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室,上海200237) 摘要:阐述了生物反应器设计、放大的新理念及关键技术发展,并在此基础上综述了应用于生物技术产品生产的 生物反应器的主要发展趋势, 包括以代谢流分析为核心的生物反应器系统、基于计算流体力学模拟技术的传统发酵罐改良、微型生物反应器、动物细胞反应器和酶反应器。 关键词:生物反应器;计算流体力学;微型生物反应器;动物细胞反应器;酶反应器中图分类号:TQ051 文献标志码:A 文章编号:1672-3678(2013)02-0014-10 Recent advances in bioreactor and its engineering WANG Yonghong ,XIA Jianye ,TANG Yin ,HANG Haifeng ,YI Xiaoping , PAN Jiang ,XU Jianhe ,ZHANG Siliang (State Key Laboratory of Bioreactor Engineering ,East China University of Science and Technology ,Shanghai 200237,China ) Abstract :The engineering methodologies and key technologies for the bioreactor design and the scale-up were discussed.The development trends in bioreactors for the production of biotechnology products were described ,including a bioreactor system focusing on metabolic flux detection and analysis ,the improved stirred-tank bioreactor based on computational fluid dynamics ,microbioreactor ,bioreactor for mammalian cell ,and enzymatic bioreactor. Key words :bioreactors ;computational fluid dynamics ;microbioreactors ;bioreactor mammalian cell ;enzymatic bioreactors 1生物技术产业发展与生物反应器 随着全球社会经济快速发展,现有石油煤炭等 化石资源的充分供应变得不可持续,难以支撑人类社会的高级发展目标。人类社会发展将从依赖于化石燃料等碳氢化合物资源转变为依靠淀粉、纤维素、多糖、植物和微生物油脂等可利用太阳能持续合成的碳水化合物资源。这种能源和资源结构的转变将为生物技术及其产业发展带来极大机遇和挑战。 借助于各种生物系统可利用碳水化合物来规 模生产现代社会所需的化学品和能源。这些生物系统包括酶、微生物、动物细胞、植物细胞和动植物组织。而生物系统进行物质转化的生化反应是在生物反应器这个相对封闭的小生境中进行的。生物反应器为生物系统的生化反应提供了可控的环 境条件以促使生物过程高效进行,例如,温度、pH 、溶氧、混合、剪切、补料等。另外,生物反应器系统 供氧与混合效率、操作稳定性和可靠性与生物制造过程节能降耗密切相关,对生物产品生产成本产生

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