در سال های اخیر زیست واکنش گاه های کوچک مقیاس موازی با تجهیزات برخط برای کاهش زمان و هزینه های مورد نیاز توسعه فرایندهای زیستی، مورد توجه هستند. با وجود توسعه انواع زیست واکنش گاه های کوچک مقیاس، تا کنون گزارش های اندکی از نتایج مطالعه بر روی زیست واکنش گاه های مینیاتوری حبابی منتشر شده است. در این پژوهش، سامانه متشکل از سه زیست واکنش گاه مینیاتوری حبابی با حداقل حجم کاری 20 میلی لیتر با توجه ساخت و تجهیز آسان، انجام فرایندهای موازی در حجم کاری کم نسبت به زیست واکنش گاه های مینیاتوری حبابی بزرگتر و کاهش مواد مصرفی و زمان فرایند، ساخته و با حسگرهای جدید نوری و بر خط برای اندازه گیری اکسیژن محلول و الکترود ph تجهیز شد. سایر تجهیزات مورد نیاز مانند گرمخانه و پمپ تزریق اسید و باز برای کنترل ph برای تکمیل سامانه مورد نظر به کار رفت. اشرشیاکلی به عنوان ریزاندامگان مدل برای ارزیابی عملکرد سامانه از لحاظ هیدرودینامیکی و سینتیکی انتخاب شد. بر اساس تحلیل های آماری، پارامترکنترل ph در حدود 7 در طول تخمیر، تنها بر روی افزایش kla اثر معنی داری داشت. افزایش سرعت هوادهی تأثیر معنی داری بر شدت رشد ویژه ریزاندامگان (µ) نداشت اما باعث افزایش ضریب حجمی انتقال جرم (kla) و میزان تبخیر شد. نرخ مصرف اکسیژن (our) نیز همانند µ در هوادهی های مختلف ثابت ماند. افزایش دما، مقدار µ، kla و میزان تبخیر را به صورت معنی داری افزایش داد و our نیز متناسب با µ افزایش یافت. با توجه به مقدار عدد بدون بعد دمکوهلر، واکنش شیمیایی کنترل کننده سرعت کلی فرایند زیستی است. تکرار پذیری نتایج در سه زیست واکنش گاه، مقدار بالای kla به دست آمده در این سامانه ( h-1800 <kla ) و امکان تعمیم نتایج سینتیک رشد و هیدرودینامیک جریان به مقیاس بزرگ تر، این سامانه ها را به عنوان یک گزینه موثر و کارآمد در کنار دیگر سامانه ها نظیر زیست واکنش گاه های همزن دار مینیاتوری، مطرح می سازد. شبیه سازی سه بعدی هیدرودینامیک و انتقال جرم در زیست واکنش گاه مینیاتوری حبابی 20 میلی لیتری توسعه یافته در این پژوهش با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، نشان داد که کوچک بودن ابعاد زیست واکنش گاه موجب اهمیت اثرات دیواره بر رفتار جریان می شود که این اثر با افزایش هوادهی بیشتر شد. همانند نتایج تجربی، با افزایش هوادهی مقدار our پیش بینی شده توسط مدل سازی تغییری نکرد. مقدار kla به دست آمده از شیب نمودارهای our بر حسب غلظت اکسیژن مصرفی، با دقت خوبی قابل مقایسه با مقادیر تجربی بود.

نانوذرات جامد لیپیدی موم زنبور عسل و موم کارنائوبا بارگذاری شده با داروی کتوپروفن و ترکیبی از لسیتین تخم مرغ و تووین 80 به عنوان پایدار کننده با استفاده از روش میکروامولسیون سازی تهیه شدند. اندازه متوسط ذرات، میزان توزیع پراکندگی ذرات، پتانسیل زتا، درصد داروی به دام افتاده و بارگذاری شده در ذرات به ترتیب در محدوده (150-65) نانومتر، (0.35-0.17)، ((19-) - (15-)) میلی ولت، (98-95) % و (12-9.5) % بود. آزمون های آماری نشان داد مقدار و ترکیب مواد فعال سطحی و لیپید های سازنده ساختار ذرات اثر های معنی داری بر خواص ذرات تولیدی ایجاد می کند. بررسی تأثیر پارامتر های تولید از قبیل زمان همگن سازی و سرعت همگن سازی بر روی نمونه ای با داروی افزوده شده معین نشان داد که افزایش زمان همگن سازی از 5 به 15 دقیقه باعث افزایش اندازه ذرات از 82 به 150 نانومتر و افزایش سرعت همگن سازی از 11000 به 24000 رادیان بر دقیقه باعث کاهش اندازه ذرات از 108 به 82 نانومتر شد. با افزایش مقدار داروی افزوده شده در همگن سازی 24000 رادیان بر دقیقه از 0.5 به 1.5 درصد وزنی به حجمی، درصد داروی به دام افتاده تغییری نکرد اما همانگونه که قابل انتظار بود درصد داروی بارگذاری شده و اندازه ذرات به ترتیب از 10.7 به 26.6 % و 82 به 116 نانومتر افزایش یافت. مطالعه ترموگرام های گرماسنجی روبشی تفاضلی (dsc) نشان داد که کتوپروفن به صورت مولکولی در نانوذرات بارگذاری شده و ساختار بلوری ندارد. نمونه هایی با 50% موم کارنائوبا ساختار بلوری چند شکلی به وجود آوردند در حالی که با افزایش مقدار این موم در ماتریس لیپیدی درجه بلوری سامانه در زمان ذخیره سازی ذرات افزایش پیدا کرد و ساختار بلوری به تدریج به فرم پایدار تبدیل شد. نمودار های به دست آمده از آزمایش های برون تنی رهایش دارو از نانوذرات دارای مقادیر متفاوت از موم کارنائوبا نشان داد با افزایش مقدار این موم در ماتریس لیپیدی رهایش دارو کندتر می شود. مدل سازی رفتار رهایشی دارو از ذرات با استفاده از معادله توانی تأیید کرد که رهایش دارو با مدل رهایشی نفوذ فیک مطابقت دارد.