微型生物反應(yīng)器(Microscale Bioreactors，MBRs)是一種在微尺度上進(jìn)行生物反應(yīng)過程的裝置，其應(yīng)用廣泛于生物工藝學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、微生物學(xué)等領(lǐng)域。微流體學(xué)是一門研究控制和操作微米和納米尺度流動的學(xué)科。利用微流控技術(shù)將微生物和反應(yīng)物質(zhì)以微米尺度進(jìn)行混合和輸送，從而實現(xiàn)生物反應(yīng)過程的控制和監(jiān)測。
 

　　微型生物反應(yīng)器由微通道網(wǎng)絡(luò)、控制單元和監(jiān)測單元組成。微通道網(wǎng)絡(luò)是微流控系統(tǒng)的核心，用于混合微生物和反應(yīng)物質(zhì)。微通道網(wǎng)絡(luò)的尺寸可以根據(jù)實際需求進(jìn)行設(shè)計，通常為納米至微米尺度，能夠提供大比表面積和優(yōu)良的物質(zhì)傳輸性能。微通道網(wǎng)絡(luò)可以分為不同的區(qū)域，如進(jìn)樣區(qū)、反應(yīng)區(qū)和出樣區(qū)，以實現(xiàn)不同的反應(yīng)過程。

  

　　控制單元是控制中樞，用于調(diào)控在微通道網(wǎng)絡(luò)中的流動、溫度、壓力等參數(shù)。通過控制單元，可以實現(xiàn)流速和混合程度的調(diào)節(jié)，從而控制反應(yīng)的速率和效果。控制單元通常由微型閥門、微型泵或壓電器件等組成，可以根據(jù)需要進(jìn)行集成和自動化控制。
 

　　監(jiān)測單元是監(jiān)測裝置，用于實時監(jiān)測反應(yīng)過程中的物質(zhì)濃度、pH值、溫度等參數(shù)。監(jiān)測單元可以通過光學(xué)、電化學(xué)或振動傳感技術(shù)實現(xiàn)。例如，通過集成光電探測器和多通道分光光度計，可以實時監(jiān)測反應(yīng)物質(zhì)的吸收或發(fā)射光譜；通過集成pH電極和溫度傳感器，可以實時監(jiān)測反應(yīng)液體的pH值和溫度。
 

　　微型生物反應(yīng)器在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。以下是一些常見的應(yīng)用領(lǐng)域：
 

　　1.生物醫(yī)學(xué)研究：研究細(xì)胞、組織和器官的生物學(xué)特性和生理功能，例如細(xì)胞培養(yǎng)、藥物篩選、毒性測試和疾病模型構(gòu)建等。
 

　　2.藥物研發(fā)：可用于藥物代謝研究、藥物釋放評估、藥物輸送系統(tǒng)開發(fā)等，可以提高藥物研發(fā)過程的效率和準(zhǔn)確性。
 

　　3.化學(xué)合成：微生物或酶的催化反應(yīng)，優(yōu)勢在于反應(yīng)速率快、產(chǎn)率高、廢物少，適用于合成復(fù)雜化合物和精細(xì)化學(xué)品。
 

　　4.環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)：檢測和監(jiān)測環(huán)境中的微生物污染和污染物降解，例如水中的細(xì)菌、病毒和污染物的檢測和監(jiān)測。
 

　　5.食品與飲料工業(yè)：可用于食品和飲料工業(yè)中的發(fā)酵過程控制和優(yōu)化，例如釀酒、釀造和發(fā)酵食品的生產(chǎn)。
 

　　6.能源領(lǐng)域：生物能源的生產(chǎn)和研發(fā)，例如生物燃料電池和生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源的過程優(yōu)化。
 

　　7.農(nóng)業(yè)與環(huán)境保護(hù)：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的種子培育、植物生長調(diào)控和農(nóng)藥篩選等領(lǐng)域，也可以用于環(huán)境保護(hù)中的土壤修復(fù)、有害生物控制和生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測等。