به جرأت میتوان گفت یکی از برترین اختراعات بشری بیوراکتورها هستند. در واقع این سیستمها یک کارخانه کوچک زیستی هستند. در نظر داشته باشید که ابعاد این سیستمها کوچک نیست، بلکه به لحاظ تولید و در مقایسه با سیستمهای حیاتی آنها را کارخانههای کوچک زیستی میدانیم. بیوراکتورها در واقع فضای قابل کنترل برای کشت، تولید و بهرهوری سلولهای زیستی فراهم میکنند. این کاربرد سبب شد این تجهیزات در صنایع بسیاری استفاده شوند و تحول عظیمی در صنایع مختلف به خصوص صنایع دارویی و بیوتکنولوژی ایجاد شود. در مقاله پیش رو به بررسی کاربرد بیوراکتور مهندسی بافت، درمان سلولی و پرفیوژن خواهیم پرداخت.
بیوراکتور چیست؟
بیوراکتورها تجهیزاتی هستند که فضایی ایزوله و کنترل شده جهت تولید و یا کشت محصولات زیستی را فراهم میکنند. عموما این دستگاهها با توجه به کاربردها و محصول نهایی که تولید میکنند دارای انواع مختلفی هستند. انواع بیوراکتورها دارای شباهتها و تفاوتهایی هستند. با این وجود عموما همه این دستگاهها دارای مخزن، سیستمهای کنترل کننده مانند سیستم هوادهی یا تزریق اکسیژن، سیستم کنترل دما و سیستم همزن، در کنار سنسورهایی که جهت کنترل استفاده میشوند، به همراه سیستم همزنی جهت ایجاد فضای یکسان و یکنواخت، هستند. در بین این اجزا همزن یکی از مهمترین بخشها است تا جایی که یکی از پرکاربردترین انواع بیوراکتورها به نام بیوراکتور همزندار شناخته میشود.
کاربردهای بیوراکتور
با توجه به نقش بسیار مهم این دستگاهها در تولید و صنایع تولیدی میتوان گفت گستردهترین کاربردها را در صنایع مختلف دارند. صنایعی که از این سیستمها در آنها کاربرد گسترده دارند، عبارتند از:
- صنایع غذایی
- صنایع دارویی
- صنایع کشاورزی
- محیط زیست و صنایع تصفیه فاضلاب
- بیورتکنولوژی
- صنایع آزمایشگاهی
در ادامه به کاربردهای بیوراکتورها در صنعت بیوتکنولوژی و به صورت ریزتر مهندسی بافت و درمانهای سلولی میپردازیم.
لازم به ذکر است که به کلیه بیوراکتورهایی که در فعالیتهای زیستی و بیوتکنولوژی استفاده میشوند، بیوراکتور زیستی گویند. در ادامه به بررسی برخی از پرکاربردترین و معروفترین نمونههای این نوع خواهیم پرداخت.
بیوراکتور مهندسی بافت
مهندسی بافت یکی از شاخههای بیوتکنولوژی است. در این شاخه بافتهای زیستی تولید میشوند. با پیشرفت علم پزشکی درمانهای متفاوتی برای بسیاری از بیماریها و مشکلات اعضا بدن ایجاد شد. یکی از این راهکارها تولید اعضا زیستی و بافتهای بدن در مقیاس آزمایشگاهی میباشد. این روشهای درمانی جدید شاخه مهندسی بافت را ایجاد کردند. از جمله این بافتها میتوان به انواع غضروفهای مصنوعی، بافتهای پوستی و سایر بافتهای مصنوعی قابل پیوند اشاره نمود.
برای مثال در نظر بگیرید، شخصی در یک تصادف دچار شکستگی در ناحیه بینی شده، در این حادثه غضروف بینی از بین رفته و امکان بازسازی و بهبود برای آن وجود ندارد. در این شرایط پزشک میتواند با استفاده از پیوند غضروف مصنوعی بینی شکسته بیمار را ترمیم کرده و درمان انجام دهد. این یکی از سادهترین مثالهای مهندسی بافت است.
بیوراکتور مهندسی بافت نوع خاصی از بیوراکتورها است که شرایط لازم مانند دمای مناسب، PH ، فشار و شرایط زیستی مناسب را جهت تولید بافتهای انسانی فراهم میآورد.
بیوراکتور کشت سلولی
درمان بسیاری از بیماریها امروزه از طریق کشت سلولهای بنیادی انجام میگیرد. در واقع کشت سلولی و به طور اختصاصیتر کشت سلولهای بنیاد درمان بیماریهای لاعلاجی چون سرطان را ممکن کردهاند. همچنین در بسیاری از موارد کشت این سلولها و پیوند آنها نیاز به پیوند کامل یک عضو را از بین بردهاند.
روشهای کشت سلولی متفاوت هستند. از جمله این روشها که در بیوراکتور کشت سلولی استفاده میشود و از سایر روشها متداولتر است میتوان به کشت CAR_T سه بعدی اشاره نمود.
با توجه به این موارد بیوراکتور کشت سلولی جهت کشت و تولید سلولهای بنیادی و زیستی در صنایع بیوتکنولوژی و پزشکی استفاده میشود. میتوان گفت این سیستم توانسته است تحول عظیمی در درمان بیماریها و علم پزشکی ایجاد نماید.
بیوراکتور پرفیوژن
اگر بپرسید سیستم تولید پرفیوژن چیست؟ باید گفت تمام سلولهای بدن انسان نمونههای طبیعی و زیستی این سیستم هستند. در این سلولها اکسیژن و مواد مغذی دریافت، محصول مورد نظر تولید و دی اکسید کربن و مواد اضافی خارج میشوند. حال تصور کنید یک بیوراکتور چنین مکانیزمی داشته باشد. در واقع در بیوراکتور پرفیوژن به طور همزمان مواد مغذی لازم وارد و مواد و متابولیتهای زائد دفع میشوند. در این سیستم یک بخش نگهدارنده سلولی وجود دارد که وظیفه حفظ سلولهای مولد و زنده درون راکتور را برعهده دارد. در نتیجه این مکانیزم عملکردی محصول تولیدی به تراکم بالا رسیده و با کیفیتی یکنواخت کشت میشود. به بیان سادهتر در بیوراکتور پرفیوژن مخزن دارای شرایطی یکسان و یکنواخت برای مدت طولانیتر، حالتی پایدار و ثابت و البته بهینه جهت تولید و رشد سلولهای مورد نظر است.
خرید بیوراکتور
چنانچه در یکی از صنایعی که جهت تولید محصول نیاز به بیوراکتور دارند، فعالیت دارید، میتوانید بیوراکتور اختصاصی خود را از میان محصولات ما انتخاب کرده و با بهترین کیفیت و منصفانهترین قیمت سفارش دهید. علاوه بر این در صورتی که درخواست طراحی بیوراکتور ویژهای برای کار خود دارید میتوانید از طریق صفحه ارتباط با ما از مشاوره کارشناسان زیست صنعت صبا بهره برده و بهترین انتخاب و سفارش را داشته باشید.
جمعبندی
استفاده از تجهیزات و دستگاههای ساخت بشر همواره در جهت کمک به ساده سازی زندگی بشر بوده و هست، اما از جایی به بعد در تاریخ علم میبینیم که این دستگاهها برای طولانیتر و مفیدتر نمودن زندگی بشر مورد استفاده قرار گرفتند. بیوراکتورها ابتدا جهت تولید مواد غذایی و در صنایع کشاورزی و تصفیه فاضلابها به کار میرفتند، اما با پیشرفت علم و ساخت نمونههای بهتر، وارد صنعت پزشکی و دارویی شدند، تا جایی که امروزه در دسته بیوراکتورهای زیستی قرار گرفته و عضوی موثر و مفید برای درمان بسیاری از بیماریها هستند. در مطلب فوق به بررسی جزئیتر این سیستمها پرداختیم.
سوالات متداول
- بیوراکتورها در آینده به چه شکل خواهند بود؟ احتمالا بیوراکتورها در آینده از لحاظ اندازه به سمت کوچکتر شدن خواهند رفت. همچنین انتظار میرود سیستمهای کنترل کننده و سنسورهای حسگر دارای حساسیت و دقت بالاتری شده و کنترل سیستمهای بیوراکتور سادهتر و پیشرفتهتر شوند.
- آیا بیوراکتور هوشمند وجود دارد؟ خیر. در حال حاضر بیوراکتورها به صورت هوشمند نیستند و نیاز به نظارت کارشناسان دارند. در مورد اینکه در آینده و ضمن پیشرفت علم طراحی و ساخت بیوراکتور چنین شرایطی امکان پذیر است یا خیر، نمیتوان نظر قطعی داد.
- آیا امکان طراحی بیوراکتور جهت تولید بافتهای زیستی خاص وجود دارد؟ بله. در شرکت زیست صنعت صبا مهندسان و کادر فنی طراحی قادرند بیوراکتور اختصاصی و سفارشی را مطابق نظر و درخواست شما طراحی کرده و بسازند. برای این امر کافی است با زیست صنعت صبا ارتباط برقرار کنید.
- بیوراکتور یکبار مصرف در کدام دسته قرار دارد؟ میتوان گفت بیوراکتورهای یکبار مصرف در واقع نمونههای آزمایشگاهی هستند و جهت بررسی فرآیند اصلی استفاده میشوند. تصور کنید بناست یک سیستم کشت یا تولید سلولی آزمایش شود، نمیتوان از ابتدا به سراغ بیوراکتورهای مهندسی بافت و یا کشت سلولی و پرفیوژن رفت و در مقیاس انبوه تولید را انجام داد. لازم است ابتدا این تولید در مقیاس کوچکتر انجام شده و بررسی شود، اینجاست که بیوراکتور یکبار مصرف به کمک علم میآید.
