1.攪拌バイオリアクター
攪拌されたバイオリアクターは、液相を攪拌する力を提供するために攪拌パドルに依存しています。動作範囲が広く、混合や濃度の均一性に優れているため、生物学的反応に広く使用されています。
ただし、動物細胞は細胞壁によって保護されていないため、せん断に非常に敏感であり、直接機械的に攪拌すると簡単に損傷する可能性があります。微生物用の従来の攪拌バイオリアクターは、明らかに動物細胞の培養には適していません。
したがって、動物細胞培養における攪拌バイオリアクターは、酸素供給の方法、攪拌パドルの形態、およびリアクター内の付属品の追加を含むように改善されてきた。
（1）酸素供給方法の改善
一般に、攪拌されたバイオリアクターは、細胞増殖に必要な酸素を供給するためにバブリングを伴うことがよくあります。動物細胞はバブリングのせん断にも敏感であるため、酸素の供給方法を改善するために多くの研究が行われてきました。
ケージの酸素供給は、攪拌された動物細胞バイオリアクターの酸素供給方法の1つです。つまり、気泡は金網で分離されており、細胞に直接接触しません。これにより、細胞増殖の要件を満たすために、可能な限り少ないせん断で混合することが保証されます。
（2）攪拌パドルの改良
攪拌パドルの形状は、細胞増殖に大きな影響を及ぼします。この点での改善は、主にセルのせん断力を減らす方法を考慮しています。一部の人々は、攪拌パドルの形状を改善し、反応器に付属品を追加しました。実験は、改良されたバイオリアクターが剪断感受性細胞の高密度培養に適していることを示しています。バイオリアクターは、上部フランジカバーに取り付けられた3つの表面バッフルを備えた二重らせんリボン攪拌パドルを使用します。各バッフルプレートの半径方向に対する夾角は30°で、液面に垂直に挿入されます。バッフルの存在により、液面の渦が減少します。このようなバイオリアクターは小さなせん断力を維持し、昆虫細胞の培養実験では、最終培養密度は6×106細胞/ mLに達し、生存率は98％を超えています。
2.非攪拌バイオリアクター
動物細胞培養用の攪拌バイオリアクターの最大の欠点は、せん断力が大きく、細胞が損傷しやすいことです。さまざまな改善が行われていますが、この問題を回避することは依然として困難です。対照的に、非攪拌反応器は、より少ない剪断力を生成し、動物細胞培養において強力な利点を示します。
（1）充填層バイオリアクターは、細胞が付着して成長するためのリアクター内の特定の材料のフィラーです。栄養溶液は循環灌流によって提供され、サイクル中に継続的に補充することができます。細胞の成長に必要な酸素は、反応器の外を循環する栄養溶液によっても運ばれるため、気泡が細胞に損傷を与えることはありません。このタイプのバイオリアクターはせん断力が低く、高密度の細胞増殖に適しています。
（2）中空糸バイオリアクターは、せん断力が小さいため、動物細胞の培養に広く使用されています。このタイプの反応器は中空繊維管で構成されており、各管の内径は約200μm、壁の厚さは50〜70μmです。管壁は多孔質膜です。 O2やCO2などの小分子は、膜を通って自由に拡散することができます。中空糸管の外壁に動物細胞を付着させて増殖させることで、酸素を容易に得ることができます。
（3）エアリフトバイオリアクターは、動物細胞の高密度培養を実現するために一般的に使用されている装置の1つであり、シンプルな構造と便利な操作が特徴です。一部の人々は、ベロ細胞の高密度培養の技術的条件を研究するために、エアリフトバイオリアクターのマイクロキャリア培養技術を使用しました。ベロ細胞は、エアリフトバイオリアクターにマイクロキャリアを懸濁することによって培養されたことが証明されました。適切な量の保護剤と十分な栄養素の供給を加える条件下で、細胞はマイクロキャリアの表面まで正常に増殖し、最終密度は1.13×106細胞/mLに達する可能性があります。
