(1) Hollow-fibre ( sợi rỗng) và ceramie matrix modules (các đơn vị chất nền gốm):
Nguyên tắc:
Trong hollow-fibre tế bào sẽ phát triển ở khoảng trống ngoài ống mao dẫn. Môi trường được bơm qua các ống mao dẫn, pH và độ bão hòa oxy được điều chỉnh sau mỗi đợt cấy chuyền. Các sợi được làm từ các màng bán thấm, cho phép hấp thu oxy và các phân tử dinh dưỡng nhỏ, cũng như các chất thải, nhưng không cho các phân tử protein lớn đi qua, và các phân tử này được thu nhận ở dạng cô đặc từ khoảng ngoài các ống mao dẫn.
Đơn vị chất nền gốm hoạt động cũng giống như hệ thống hollow-fibre, ngoại trừ việc tế bào không bị tách biệt với môi trường lưu thông. Tế bào được giữ trong môi trường có đọ xốp cao, cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng bởi môi trường lưu thông qua các kenh nhỏ có dạng vuông trong chất nền.
Đặc điểm:
Nồng độ sản phẩm cao
Chất dinh dưỡng, oxy và chất thải tạo thành gradient trong buồng nuôi
Khoảng cách khuếch tán dài của oxy và chất dinh dưỡng trong hollow- fibre
Sản phẩm thu được không lẫn ( hay rất ít) tế bào
Đánh giá mật độ tế bào trong phòng nuôi chỉ bằng lượng oxy tiêu thụ
Không có chỗ để lấy mẫu tế bào nhằm khiểm tra mức độ sống và hình thái của tế bào trong quá trình nuôi cấy. Màng của hệ thống hollow fibre có thể bị bít lại.
Không có tác dụng thủy động lực học, tránh gây biến dạng trong hollow fibre.
Khó chuyển tế bào phát triển trong hệ thống nhỏ và hệ thống lớn.
Sự tăng quy mô bị giới hạn, vì chiều dài của ống không thể vượt quá một đọ dài nhất định, chỉ tăng đường kính hoặc số lượng module đưa vào.
(2) Bioreactor khuấy:
Đặc điểm:
Hệ thống cánh khuấy phát triển để tránh tế bào tiếp xúc với các lực biến dạng mạnh.
Trong nuôi cấy quy mô lớn hay với mật độ tế bào cao, sự phun không khí hay những ống silicone/ polypropylene thấm oxy sẽ cung cấp đủ sự thông khí cho hệ thống.
Kiểm soát môi trường ( pH, oxy, dinh dưỡng). Tế bào huyền phù đồng nhất.
Dễ lấy mẫu để kiểm tra. Dễ chuyển tế bào sang bước tăng quy mô tiếp theo.
Cung cấp oxy
(3) Airlift bioreactor
Nguyên tắc
Không khí hay oxy được đưa vào dưới đáy bồn và tạo nên dòng xoáy huyền phù tế bào trong bồn, thay cho những cánh khuấy cơ học. Để tăng cường sự tuần hoàn và cung cấp oxy, hạn chế tối đa sự phá vỡ tế bào, tỉ lệ chiều cao trên đường kính phải lớn.
Đặc điểm:
Không cần các ống silicone dài để cung cấp không khí.
Tế bào bị phá hỏng bởi lực gây biến dạng khi các bong khí vỡ ra.
Cần bổ sung các chất chống tạo bọt, nhất là trong môi trường có nhiều protein.
Sự lưu thông của tế bào có thể được gia tăng, bởi thiết bị khuấy cơ học