W biotechnologii coraz częściej pojawia się pytanie: czy możliwe jest stworzenie uniwersalnego bioreaktora, który sprawdzi się zarówno w fermentacji drożdżowej, jak i w hodowli delikatnych komórek ssaczych? Choć taka koncepcja wydaje się atrakcyjna, zróżnicowane wymagania biologiczne i technologiczne sprawiają, że realizacja takiego projektu jest niezwykle trudna.

Różnorodność biologiczna a projektowanie bioreaktora

Każdy typ mikroorganizmu – od bakterii po komórki eukariotyczne – wymaga indywidualnych warunków hodowli. Linie biotechnologiczne muszą uwzględniać różnice w dostępie do tlenu, systemach mieszania oraz kontroli atmosfery gazowej. To właśnie te czynniki uniemożliwiają stworzenie jednego, uniwersalnego rozwiązania.

Tlen – główny parametr w bioreaktorze

Zapotrzebowanie na tlen to jeden z głównych parametrów różnicujących bioreaktory. Fermentacje mikrobiologiczne wymagają intensywnego napowietrzania, podczas gdy komórki ssacze są wrażliwe na nadmiar tlenu. Standardowe masowe kontrolery przepływu (MFC) często nie zapewniają wystarczającej precyzji przy niskich przepływach.

Headspace aeration i systemy mieszania

W hodowlach komórek zwierzęcych stosuje się napowietrzanie przestrzeni nad cieczą (headspace aeration), co poprawia wymianę gazową. Z kolei systemy mieszania muszą być dostosowane do wrażliwości komórek – intensywne mieszadła sprawdzają się w fermentacjach bakteryjnych, ale mogą uszkadzać komórki ssacze.

Kontrola atmosfery gazowej i automatyzacja

Zaawansowane procesy, takie jak fermentacja precyzyjna, wymagają precyzyjnej kontroli składu gazów – tlenu, azotu, CO₂ – oraz dynamicznego zarządzania parametrami. Automatyzacja bioreaktorów i integracja z systemami monitoringu są kluczowe dla efektywności i powtarzalności procesów.