バイオリアクターおよび培養槽

バイオリアクターは、その構造材料、攪拌方式、運転容量、そして目的に応じてさまざまなタイプに分類されます。

最も大きな違いは、シングルユース装置かマルチユース装置かという点です。シングルユースバイオリアクターは使い捨ての培養容器を使用し、主にプラスチック製であるのに対し、マルチユースバイオリアクターはガラスまたはステンレス鋼製の容器を用い、プロセスごとに洗浄と滅菌が必要となります。

攪拌方式としては、培養容器中央に設置された撹拌機による機械的攪拌が最も一般的です。この攪拌槽の設計はステンレス製バイオリアクターのゴールドスタンダードとして長年採用され、現在では多くのシングルユースシステムにも取り入れられています。一方で、せん断応力に敏感な細胞株には、波状混合や揺動運動技術が有効な代替手段となります。この場合、容器の揺動によってガスと栄養成分の混合が行われます。

バイオリアクターは数ミリリットルから数千リットルまでの運転容量を持つため、ラボスケール、パイロットスケール、製造スケールのバイオリアクターシステムに区分されることがよくあります。ラボスケールのバイオリアクターの特殊な形態として、複数の培養実験を同時に実行できるマルチパラレルシステムがあります。

さらに、バイオリアクターは培養対象に応じて哺乳類細胞培養用と微生物培養用に分類されます。両者は培養条件の要求が大きく異なり、専用のバイオリアクターシステムの設計および構成に反映さ れています。

ヨーロッパでは「ファーメンター」と「バイオリアクター」は同義語です。一方、米国では「ファーメンター」という用語は微生物培養システムに限定され、「バイオリアクター」は動物細胞培養システムに使用されます。