Les biotechnologies ont une vaste gamme d'applications, notamment dans les domaines de la santé, l'agriculture, l'industrie, et l'environnement. En médecine, les biotechnologies permettent la production de médicaments biopharmaceutiques, tels que les anticorps monoclonaux utilisés pour traiter diverses maladies comme le cancer et les maladies auto-immunes. Dans l'agriculture, des plantes génétiquement modifiées sont développées pour améliorer leur résistance aux maladies et leur rendement. Dans l'industrie, les biomolécules, comme les enzymes, sont employées pour développer des processus industriels plus durables. Enfin, la biotechnologie environnementale utilise des organismes pour traiter les pollutions et promouvoir la durabilité écologique.

Les bioréacteurs discontinus, ou batch, sont les systèmes où tous les ingrédients nécessaires à la culture cellulaire sont introduits en une seule fois au début du processus. La culture se développe jusqu'à épuisement des nutriments ou jusqu'à atteindre un certain point critique. Ces bioréacteurs sont simples en termes de conception et d'exploitation, mais le rendement en biomolécules peut être limité par les conditions statiques de culture.

Les bioréacteurs continus fonctionnent en introduisant continuellement des nutriments frais tout en éliminant simultanément les produits usés ou toxiques et la biomasse excédentaire. Cette méthode permet de maintenir des conditions de culture optimales pour une production durable et stable sur une période plus longue. Les bioréacteurs continus peuvent améliorer l'efficacité de la production, notamment dans les processus qui nécessitent une longue période de culture.

Dans les bioréacteurs à lit fluidisé, les particules solides qui supportent les microorganismes ou les cellules sont mises en suspension grâce à un flux ascendant de liquide ou de gaz. Cela augmente la surface de contact entre les cellules et le milieu, améliorant ainsi l'efficacité de l'échange de nutriments et de déchets. Ce type de bioréacteur est souvent utilisé dans les procédés nécessitant des taux de transfert de masse élevés ou les processus d'élimination de substances nocives dans une solution.

Les bioréacteurs jouent un rôle crucial dans la production à grande échelle de biomolécules destinées à diverses industries. En permettant le contrôle précis de l'environnement de culture (comme l'oxygène, le pH, la température), ils facilitent la croissance sur mesure des cellules et micro-organismes optimisés pour produire des enzymes, des anticorps, des hormones ou d'autres molécules thérapeutiques complexes. Cette capacité à produire des biomolécules spécifiques avec des bioréacteurs est essentielle pour le développement de nouvelles thérapies médicales et de processus industriels plus bénéfiques.