生物反应器是一种工程设备，它创造了一个生物活性环境，利用酶或生物体的生物活性在体外进行生化反应，这种装置被看作是生物功能的模拟器，包括发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等。

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动物细胞培养技术若要实现工业化与商业化的大规模应用，关键在于能否开发出适宜的生物反应器。鉴于动物细胞与微生物细胞之间存在显著差异，常规的微生物反应器并不适合动物细胞的大规模培养。首要条件是在低剪切力和良好混合状态下，确保提供足够的氧气以支持细胞的生长和产物的合成。

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那么，实验室里普遍使用的生物反应器有哪些种类呢？根据材质的不同，可以分为以下几种：

(1) 玻璃罐体反应器

在国内外，玻璃罐体反应器是工艺开发研究的主要选择，它以其灵活的配置、强大的功能、简便的操作和易于扩展升级的特性而受到青睐，适用于动物细胞、大肠杆菌、酵母、真菌、昆虫细胞和植物细胞等多种细胞的培养。

(2) 不锈钢反应器

至今，FDA批准的抗体药物大多是在不锈钢反应器中生产的。早期由于抗体产量不高，生产规模通常在10,000 L左右。不锈钢反应器包含CIP模块、SIP模块、存储模块等，其管路连接复杂，对操作技能要求较高。污染发生时，需对整个系统进行检查和灭菌，而且其初期投资和运行成本也相对较高。

(3) 一次性反应器

一次性反应器因其无需清洗、灭菌和操作灵活等优势，在国内外市场迅速获得认可。例如，Shire公司的VPRIV®酶制剂就是使用一次性反应器生产的，并已获得EMA的上市批准。与传统的锈钢反应器相比，一次性反应器在细胞生长、抗体产量和质量上都能达到相似的水平，同时还能显著降低生产成本和缩短生产周期。

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随着细胞株构建技术和培养基开发技术的快速发展，细胞密度和抗体产量的大幅提升，对大规模细胞培养提出了更高的挑战。

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一次性反应器的快速发展对传统不锈钢反应器构成了强烈冲击。一次性反应器在减少CIP、SIP及相关验证工作的同时，显著提高了操作的灵活性和降低了污染风险。如果能够有效解决溶出物/析出物问题以及生产规模的挑战，一次性反应器有可能取代不锈钢反应器，成为抗体生产的主要设备。然而，反应器放大主要依赖经验性原则，存在一定争议，如叶尖速率的适用性等，这些都增加了抗体药物产业化过程中的难度和风险。

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