生物反应器研究进展
生物反应器及其研究技术进展
２ ０ １ ３年 ３月
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加
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Ｍａ ｒ ．２ ０１ ３
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｂｉ ｏ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
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中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ ０ ５ １ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２— ３ ６ ７ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ０ １ ４—１ ０
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。
膜生物反应器及其耦合工艺的应用研究进展
膜生物反应器及其耦合工艺的应用研究进展【摘要】本文综述了膜生物反应器及其耦合工艺的应用研究进展。
在介绍了膜生物反应器的基本原理、在环境污染治理中的作用以及研究背景。
在探讨了膜生物反应器在水处理领域、废水处理、与其他工艺的耦合应用、气体处理中的应用以及未来发展方向。
结论部分总结了膜生物反应器在环境治理中的重要性、工业生产中的潜力，并提出了未来研究方向建议。
研究显示膜生物反应器在环境治理领域具有广阔应用前景，未来的研究应该注重优化设计和成本降低，以推动其在工业生产中的更广泛应用。
【关键词】膜生物反应器、耦合工艺、应用研究、水处理、废水处理、环境污染治理、气体处理、未来发展、环境治理、工业生产、研究方向、重要性、潜力。
1. 引言1.1 膜生物反应器的基本原理膜生物反应器是一种利用半透膜分离技术和生物反应技术相结合的新型生物反应器。
其基本原理是通过将微生物培养在膜壳内或膜片表面，使底物和微生物分离，从而实现底物去除和产物收集的目的。
在膜生物反应器中，膜的作用不仅是隔离微生物和底物，还可以提供特定的生物反应环境，促进微生物的附着和生长，提高反应效率。
1.2 膜生物反应器在环境污染治理中的作用膜生物反应器能够有效去除污染物，包括有机物、重金属等。
通过膜的筛选和生物降解，可以很好地去除水中的有害物质，提高水质标准，保护水资源。
膜生物反应器具有高效、低能耗的优点，能够实现持续稳定的处理效果。
相比传统的水处理工艺，膜生物反应器在能耗上有较大优势，能够降低治理成本。
膜生物反应器还具有较小的空间占用和灵活性，适用于各种规模的污水处理工程。
无论是城市污水处理厂还是工业废水处理系统，膜生物反应器都能够根据需要进行灵活配置，达到最佳处理效果。
膜生物反应器在环境污染治理中发挥着重要作用，为改善环境质量、保护水资源做出了积极贡献。
在未来的研究和实践中，应进一步推广和优化膜生物反应器技术，促进环境保护和可持续发展。
1.3 研究背景随着工业化和城市化的快速发展，环境污染问题日益突出，水体、废水和气体的治理成为亟待解决的难题。
生物乳腺反应器的原理及进展
动物乳腺生物反应器的原理及进展摘要：动物乳腺生物反应器技术是转基因技术的应用，于上世纪80年代提出，其目的是利用动物乳腺产生目的蛋白。
利用该技术生产的蛋白具有低成本，高活性，易提取纯化的优点。
虽然该技术尚处于发展时期，但具有广阔的应用前景和巨大地商业潜力，是许多公司大力发展的对象。
关键词：动物乳腺生物反应器、原理、进展、优点动物乳腺生物反应器（mammary gland reactor）是指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，并能从转基因动物乳汁中获取重组蛋白的一种生物反应器。
1生物反应器(bioreactor) 经历了3 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。
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,限制了规模生产。
动物生物反应器具有产品质量高,容易提纯的特点，弥补了其它各类基因表达系统的缺陷。
它是在转基因技术体系基础上发展起来的。
7自从上世纪80年代出现以来，已经取得了许多突破，现己成为生物技术研究的热点。
并向商业化阶段转变，显示了广阔的应用前景。
并且利用转基因动物乳腺生物反应器生产饮用奶，以期望获得既能满足蛋白质需要，又能增加抵抗力的品质全面的奶，为人类服务。
21、动物乳腺生物反应器的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的动物胚胎中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。
1 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。
它是一个专门化的分泌腺体，可以生产出具完全生物活性的药用重组蛋白质，其纯化简单，生产投资及成本相对较少，而且对环境不具污染性，也被称为“分子农场”。
《转基因克隆法制作人胰岛素原牛乳腺生物反应器的研究》范文
《转基因克隆法制作人胰岛素原牛乳腺生物反应器的研究》篇一一、引言随着生物技术的飞速发展，利用转基因克隆技术生产人胰岛素已成为研究热点。
通过将人胰岛素基因整合到牛乳腺细胞的基因中，我们能够在动物乳腺中实现高产量的人胰岛素生产。
这种方法不仅能够克服传统人胰岛素生产的局限，还可以减少人类对外部药物的依赖。
本文将详细探讨利用转基因克隆法制作人胰岛素原牛乳腺生物反应器的研究进展和潜在应用。
二、研究背景与目的近年来，糖尿病已成为全球范围内的一个重大健康问题。
胰岛素作为治疗糖尿病的关键药物，其需求量巨大。
传统的胰岛素生产方法主要依赖于生物合成或从动物胰腺中提取，但这些方法存在产量低、纯度不稳定等问题。
因此，寻找一种高效、稳定且可持续的胰岛素生产方法显得尤为重要。
利用转基因克隆技术制作人胰岛素原牛乳腺生物反应器的研究，旨在解决上述问题，实现人胰岛素的高效生产。
三、研究方法本研究采用转基因克隆技术，通过将人胰岛素基因与牛乳腺细胞的基因整合，以实现人胰岛素在牛乳腺中的表达。
首先，研究人员通过基因工程技术将人胰岛素基因进行改造，以适应在动物细胞中的表达；其次，利用体细胞核移植技术对基因修饰后的细胞进行克隆处理；最后，通过动物生殖细胞的媒介实现胚胎移植并完成生产。
四、研究进展与成果经过深入研究与试验，本研究取得了以下重要成果：1. 成功构建了含有重组人胰岛素基因的转基因牛乳腺细胞模型，并通过体细胞核移植技术实现了转基因克隆牛的成功培育。
2. 通过对转基因克隆牛的乳腺进行检测，发现其能够稳定表达人胰岛素基因，并成功在乳腺中合成和分泌人胰岛素。
3. 通过对转基因克隆牛的长期观察和监测，证实了其生产的胰岛素在质量和纯度上均达到了临床使用标准。
五、潜在应用与价值本研究为糖尿病治疗提供了新的可能性和解决方案。
通过将人胰岛素基因整合到牛乳腺细胞中，我们可以在动物乳腺中实现人胰岛素的高效生产。
这种方法的优势在于其高产量、高纯度和稳定性，为解决全球糖尿病患者的用药问题提供了新的途径。
组织工程生物反应器的研究进展
养 的基础上力学刺激通常分 为压应 力系统、张应力系
液 的第 二大移植物 ，正需要与 组织 工程学结合 ，解 决 统 、流体剪切应力系统和离心力培养系统 。
大量 需 求 的 问题 。阻 碍 骨 组 织 工程 发 展 和 临 床 应 用 的 主 要 因 素 至 少 包 括 两 点 ： （ ） 对 调 控 组 织 的 功 能 化 １ １ １ 搅 拌 式 生物 反应 器 ．
刘 涌 ’ 王丽婷 徐耀威 。 白雅 莲 王
通化
熠’ 邱金 梅’
通化 １４０ ３００
１ 中国人民解放军 第五三一 医院，吉林 ．
１４ ０ ；２ 通化 市卫生学校 内科教研室 ，吉林 ３０ ０ ．
３ 辽阳市 １３ ． ５ 医院 内科 ，辽宁 辽 阳 １ １ ０ ；４ 沈 阳市 苏家屯区 中心 医院儿科 ，辽宁 １０ ０ ．
其主要原理是通过 叶轮或是浆式搅 拌器搅 动培养
培 养 的物 理一 物 化 学 因素 知 之 还 少 ； （ ）高 昂 的 生 液从 而提供传质能力 ，为细胞培养提供 一定的氧浓度 生 ２
产成本和缺 乏商业化的功能性组织 工程产品 。而解 决 和 均 匀 的养分 分布 的环 境 ，有利 于 细胞 保持 天然 形 上述 问题 ，组织工程生物反应器 的角色至关重要 。组 态 ，并维持其新陈代谢在 正常 的生理范围。但 由于是 织工程 生物反应器与细胞规模化扩增 ，细胞在基质上 通过搅 拌，使培养液 中的切应力较 大，从某种 意义上 高密度 、均匀化生长 ，营养物 的供给 和代谢物 的移 除 来 说 这 是 不 适 合 组 织 工 程 式 细 胞 和 组织 的 培养 。 所 以 等重要 物质传递过程式 ，以及对 细胞 所施加 的力学刺 如何 减少搅拌时的剪切应力 ，成 为搅拌 式生物 反应器 激密切 相关。它…方面可成为研 究组织细胞培养 的不 性 能提 高 的 重 要 环 节 。而 剪 切 破 坏 主 要 原 因 是 气 泡 的 同环境 因素如何影响特定细胞 、组织 的三维功能化培 破 裂 ， 故避 免 大 气 泡 的产 生 非 常 重 要 。在 骨 组 织 工程 养 的重 要技术手段 ，另一方面它 是改进功能化组织质 中 ，搅 拌 式生 物反 应器 主要 应用 于 细胞 与支 架 的复
海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展
海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展近年来，随着全球能源需求的增长和对可持续发展的追求，海洋藻类生物质被认为是一种潜力巨大的可再生能源资源。
藻类生物质利用不仅可以替代传统能源源，还具有减少温室气体排放和改善环境质量的优势。
在利用海洋藻类生物质的过程中，反应器技术的发展起到了至关重要的作用。
本文将对海洋藻类生物质利用的反应器技术研究进展进行探讨。
海洋藻类生物质利用的反应器技术主要集中在藻类培养、藻类退化与利用三个方面。
藻类培养反应器技术是海洋藻类生物质利用的关键环节。
目前，常见的藻类培养反应器包括传统的塔式反应器、光生物反应器、膜反应器等。
塔式反应器是最早也是最常用的藻类培养反应器之一。
它具有结构简单、操作方便的优势，但存在传质不均、气液分散不均匀等问题。
光生物反应器是利用太阳能光照提供光合作用所需的能量，通过控制反应器内部光线照射强度和照射时间，优化藻类培养环境。
膜反应器则通过使用半透膜分离和浓缩藻类细胞，提高藻类的生物质积累效率。
对于藻类退化与利用，反应器技术可以有效提高藻类生物质的产率和质量。
藻类退化主要包括干燥、破碎和提取等工艺步骤。
传统的藻类退化方法通常采用机械破碎和化学溶解等方式，但存在能耗大、操作繁琐、产品纯度低等问题。
近年来，超声波、微波和离子液体等新型退化技术被广泛应用于藻类生物质退化过程中。
这些新技术具有操作简单、退化效率高、产品纯度高等优点，对藻类生物质的利用具有较大的潜力。
利用反应器技术将退化后的藻类生物质进行高值化利用是另一个重要的研究方向。
藻类生物质的高值化利用主要包括油脂、蛋白质和多糖等方面。
以油脂为例，利用酶法、超临界流体萃取等技术可以高效地从藻类中提取油脂。
此外，利用藻类生物质生产生物柴油、生物氢和生物电等也是当前关注的研究热点。
这些高值化利用技术不仅能够增加藻类生物质的经济价值，还可以减少对传统石化能源的依赖，实现可持续发展。
在海洋藻类生物质利用的反应器技术研究中，仍存在一些亟待解决的问题。
家蚕生物反应器的研究进展及发展前景(1)
家蚕生物反应器的研究进展及发展前景(1)摘要：目前,家蚕生物反应器的研究和开发主要是以BmNPV为载体,在家蚕体液中表达多种有用蛋白,其表达量比其它生化微生物高出许多倍;但是利用转基因家蚕生物反应器表达外源蛋白比家蚕BmNPV表达系统有着更大的优越性。
家蚕生物反应器研究和开发已近20年历史，表达了数百种外源基因，由于表达量不高及产物分离纯化难度和成本问题，至今未能进入产业化；家蚕转基因生物反应器有过比较好的尝试，改进转基因技术提高外源基因的整合率是今后主攻方向。
本文综述了家蚕BmNPV表达系统的研究现状及转基因家蚕生物反应器的研究进展及发展前景。
关键词：家蚕生物反应器BmNPV表达系统转基因家蚕发展前景ThereearchprogreofilkwormbioreactoranddevelopmentpropectAbtract：Currently,theilkwormbioreactorofreearchanddevelopmentimainly Keyword:Bomby某moribioreactor,BmNPVe某preionytem,Trangenic ilkworm,Developmentpropect前言：养蚕业起源于我国，是我国的传统产业，在长达5000多年的生产实践中，为我国的经济发展和中外文化交流作出了巨大贡献，在国民经济中占有重要地位。
家蚕(Bomby某mori）属于鳞翅目蚕蛾科，为开放式血管系统，纤薄而强韧的表皮层包围着一个充满血淋巴及各种器官的空间。
几千年来，人们利用家蚕能吐丝结茧这一生物机能，大量生产生丝。
家蚕丝因具有柔软舒适、透气保温、吸湿散湿性能好、珍珠般光泽、染色性强等优良理化特性，被誉为“纤维皇后”，其织出的华丽丝绸深受人们喜爱。
并且随着科学技术的发展，很多新的技术和试验方法在家蚕新用途和基础研究中得到应用和推广。
家蚕除用作生产蚕茧以抽取蚕丝这一传统用途外，作为生物反应器而生产高价值物质等新用途也不断被开发研究出来。
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第三代生物反应器Байду номын сангаас
• IC反应器——IC反应器是新一代高效厌氧 反应器，即内循环厌氧反应器，相似由2层 UASB反应器串联而成。
第三代生物反应器
IC 反应器的构造及其工作原理决定 了其在控制厌氧处理影响因素方面比其 它反应器更具有优势。
•（1）容积负荷高 •（2）节省投资和占地面积 •（3）内部自动循环，不必外加 动力 •（4）沼气利用价值高：反应器 产生的生物气纯度高，CH4为 70%～80%，CO2为20%～30%，其 它有机物为1%～5%，可作为燃料 加以利用等。
污水厌氧生物处理研究进展
A B C
第一代生物反应器
第二代生物反应器 第三代生物反应器
产生的背景
在相当长的一段时间内，厌氧消 化在理论、技术和应用上远远落后 于好氧生物处理的发展。20世纪60 年代以来，世界能源短缺问题日益 突出，这促使人们对厌氧消化工艺 进行重新认识，对处理工艺和反应 器结构的设计以及甲烷回收进行了 大量研究，使得厌氧消化技术的理 论和实践都有了很大进步，并得到 广泛应用。
工作原理
高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水 解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。
水解阶段
发酵阶段
产甲烷阶段
产乙酸阶段
第一代生物反应器
• AF——厌氧消化池
第二代生物反应器
•生物滤池
1、厌氧消化池原理 在微生物作用下通过液化、酸性发酵和碱性发酵三个阶段后产生沼气的过程。 2、厌氧消化池的作用 ①将污泥中的一部分有机物转化为沼气； ②将污泥中的一部分有机物转化成为稳定性良好的腐殖质； ③提高污泥的脱水性能； ④使得污泥的体积减少1/2以上； ⑤使污泥中的致病微生物得到一定程度的灭活，有利于污泥的进一步处理和利用。 3、优点： 适用于高浓度废水和好氧难降解的有机废水。 有一定杀菌作用，生产灵活、适应性强。 可季节性、间歇性运转，可产生有价值的副产物：如沼气。 4、缺点： 厌氧微生物生长繁殖慢，设备启动、处理时间长。出水水质达不到排放标准，需进 一步好氧处理。操作控制因素比较复杂。
第三代生物反应器
•EGSB——厌氧膨胀颗粒污泥床
第三代生物反应器
EGSB的结构示意图及优点
与UASB反应器不同之处是EGSB反应 器设有专门的出水回流系统。 • 有机负荷高 EGSB厌氧反应器的有 机负荷是UASB有机负荷的2-5倍。 • 占地面积少 因EGSB有机负荷UASB 高，EGSB高径比>UASB高径比，因此 处理同样规模的有机废水，EGSB所占 的地面面积远远少于UASB厌氧反应器 的占地面积。 • 运行成本低 ,EGSB反应器的待正常 运行时可以用回流水调配pH值，需要 很少的调配药剂，因此节省了运行成 本。
普通厌氧反应器的回 流是通过外部加压实 现的，而IC 反应器 以自身产生的沼气作 为提升的动力来实现 混合液内循环，不必 设泵强制循环，节省 了动力消耗。 IC 反应器容积 负荷率高出普通 UASB 反应器3倍 左右，其体积相 当于普通反应器 的1/4—1/3 左 右，大大降低了 反应器的基建投 资；而且IC反应 器高径比很大 （一般为4—8）， 所以占地面积少
第三代生物反应器
• UBF——厌氧上流污泥床-过滤器 • 是在AF和UASB基础上开发出来的，其下 层为UASB,上层为AF。
第三代生物反应器
• ASBR——厌氧序批式间歇反应器
• Thank for watching
钢化粪池
亚洲最大卵形污泥厌氧消化池在武汉建成
• UASB反应器：即升流式厌氧污泥床，由进 水和配水系统、反应器的池体和三相分离器 组成。
工作原理
污水向上通过污泥床，在厌氧 状态下会产生沼气(主要是甲烷和 二氧化碳)引起了内部的循环，这 对于颗粒污泥的形成和维持有利。 在污泥层形成的一些气体附着在 污泥颗粒上，附着和没有附着的 气体向反应器顶部上升。上升到 表面的污泥撞击三相反应器气体 发射器的底部，引起部分附着气 泡的污泥絮体脱气。气泡释放后 污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面， 其余气体被收集到反应器顶部的 三相分离器的集气室。置于集气 室单元缝隙之下的挡板的作用为 气体发射器和防止沼气气泡进入 沉淀区，否则将引起沉淀区的絮 动，会阻碍颗粒沉淀。进入沉淀 区组成包含一些剩余固体和污泥 颗粒的液体。