[发明专利]包含硅酮涂层的生物反应器

说明书

本发明涉及设置有防污涂层的生物反应器、提供具有防污涂层的生物反应器的方法，以及硅酮在为生物反应器提供防污涂层的用途。

由于光供应、单菌(monoseptic)培养条件和按比例放大存在问题，因而光养微生物(微藻类、蓝细菌、紫细菌)工业规模的经济培养还没有得到解决。迄今为止，没有可用于大规模培养光养微生物的通用标准体系。数万种光养微生物代表物中，目前仅几十种是以相对大的量生产的，而且这些光养微生物一般在敞开系统中生产，敞开系统免不了被污染。迄今为止，在封闭反应器中以中试规模生产的光养微生物的培养条件无法保持恒定延长的时间，因为在培养阶段形成的光养微生物沉积在反应器壁上，导致供应给培养介质的光量发生波动，培养介质的混合发生改变。藻类沉积通常由培养期间的应力条件(例如，通过剪切)引起，其原因可能是微生物的生长条件(例如，敞开池和封闭反应器中的光、温度)、或者光养生物(例如，虾青素、β-叶红素)诱导有用的物质产生无法控制。

WO 2008/055190 A2中记载了培养藻类的封闭光生物反应器。所用的材料是玻璃或塑料如聚乙烯、PET、聚碳酸酯。DE 10 2005 025 118 A1中描述了通过超声从生物反应器表面除出微生物的方法。在US 2003/0073231 A1和US 2007/0048848 A1中，沉积物是通过机械方式例如擦拭除去的。这些都是比较费力的方法，不能任意放大。在DE 44 16 069 A1中，建议提供用于照射具有光滑表面的生物反应器的光导纤维。US 2008/0311649 A1提出增大含藻类介质在管状生物反应器中的流速从而阻止藻类沉积的方法。这种方法具有这样的缺点，即，与流速有关的培养参数不再能够独立设置。

在WO 2008/132196 A1中，推荐将可交联的聚有机硅氧烷-聚氧化烯共聚物作为海洋区域中的防污涂层，特别是用于涂覆金属或混凝土，例如，船体、浮标、钻探设备的防污涂层。后来这篇公开讨论了GB 1307001和US 3702778，GB 1307001描述了具有用于阻止结垢的硅酮树脂的船体涂层，US 3702778描述了具有硅酮橡胶的船体涂层。从WO 2008/132196 A1中可以看出，在这两种情况下，船体上结垢的有效阻止都仅在相对高的流速下实现。为了阻止水下结构物结垢，WO 01/94487 A2建议施加基于硅醇封端的硅酮和烷氧基官能化的硅氧烷的玻璃状互穿聚合物网络，连同两种分离的试剂，其中的至少一种接枝到该玻璃基体上。硅酮涂层在这篇文献中被描述为在海洋环境下是不稳定的，具有必须频繁更新涂层的缺点。Biofouling，2007，23(1)，55-62建议在船体，特别是在图案上施加基于硅酮的防污涂膜。仅含有硅酮的涂料被描述成不具有内在防污性。在WO 2008/145719 A1中，透明LED塑料模塑物被用于照射光反应器。对此，优选使用其中LED埋置在硅酮模制品中的模塑物。

在这种背景下，要解决的问题是改进培养微生物的生物反应器，以便在很大程度上防止与培养介质接触的生物反应器部件上的微生物结垢，以及廉价地除去确实形成的任何污垢。该解决方案不应对产品质量产生负面影响，它应当是可以放大的，并应当能够普遍适用，而不取决于培养所需的工艺参数。

本发明涉及用于在水性培养介质中培养光养生物的生物反应器，其中与培养介质接触的反应器部件和/或反应器配件全部或部分涂覆有硅酮层，其中该硅酮层表面与水的接触角至少为100°。

该生物反应器适合于培养光养大生物(巨生物，macroorganisms)或微生物。光养生物是指生长需要光和二氧化碳，或可选地还需要另一种碳源的那些生物。光养大生物的实例为大型藻类、植物、苔藓、植物细胞培养物。光养微生物的实例为光养细菌诸如紫细菌(purple bacteria)，和包括蓝细菌(cyanobacteria)在内的光养微藻类(microalgae)。该生物反应器优选用于培养光养微生物，尤其优选用于培养光养微藻类。