I bioreattori in plastica, noti anche come bioreattori usa e getta o monouso, hanno radicalmente trasformato la produzione biofarmaceutica e la ricerca sulle colture cellulari negli ultimi due decenni. A differenza dei tradizionali bioreattori in acciaio inossidabile e vetro, che richiedono approfonditi interventi di pulizia, sterilizzazione e validazione tra un lotto e l'altro, i bioreattori in plastica utilizzano contenitori in polimero presterilizzati che vengono smaltiti dopo una singola campagna di produzione. Questo cambiamento di paradigma risolve un collo di bottiglia critico nel bioprocessamento: i notevoli costi infrastrutturali e operativi associati ai sistemi riutilizzabili. Più del 90% degli impianti di produzione biofarmaceutica utilizza oggi qualche forma di componente monouso, mentre oltre il 70% impiega sacche per bioreattori monouso. I bioreattori in plastica sono disponibili in volumi di lavoro che vanno da sistemi da banco su piccola scala di pochi millilitri a recipienti su scala di produzione che superano i 2.000 litri.

Materiali polimerici e criteri di selezione

La selezione dei materiali polimerici per la costruzione dei bioreattori è governata da rigorosi requisiti di biocompatibilità, inerzia chimica, durabilità meccanica e compatibilità con la sterilizzazione. I polimeri più comunemente impiegati includono polietilene (PE), polistirene (PS), polipropilene (PP), politetrafluoroetilene (PTFE) e policarbonato (PC). Questi materiali devono essere conformi ai requisiti della Farmacopea degli Stati Uniti (USP) Classe VI, garantendo che siano atossici, apirogeni e idonei al contatto diretto con materiali biologici.

I recipienti rigidi per bioreattori sono tipicamente fabbricati in policarbonato o polistirene, offrendo integrità strutturale e chiarezza ottica per l'osservazione microscopica. Le sacche flessibili per bioreattori, al contrario, sono costruite con pellicole polimeriche multistrato che incorporano polietilene a bassa densità (LDPE), copolimero di etilene/vinil acetato e altri materiali barriera. Queste pellicole multistrato sono progettate per fornire specifiche caratteristiche di permeabilità ai gas, resistenza meccanica e saldabilità. Tra i materiali emergenti vi è l'acido polilattico (PLA), un poliestere biodegradabile derivato da risorse rinnovabili, che è stato impiegato con successo in recipienti per bioreattori stampati in 3D con diffusori (sparger) integrati.