动物细胞培养生物制药课件.ppt

11.7 动物细胞大规模培养 Text Text Text 细胞大规模培养是指在生物反应器中高密度大量培养细胞用于生产生物制品的技术 近几十年，人类对生长激素、干扰素、单克隆抗体、疫苗及白细胞介素等生物制品的需求不断增加，传统方法已不能满足这一需求。因此，迫切需要建立动物细胞大规模培养技术。自20世纪70年代以来，细胞培养用生物反应器有了很大的进展，推动了动物细胞大规模培养技术的发展。目前贴壁培养系统主要有转瓶（管）、微载体系统、中空纤维、玻璃珠等。 11.7.1 转瓶（管）培养系统 welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience 一般用于小量培养到大规模培养的过渡阶段 采用专门设计的细胞培养转瓶机和不同规格的转瓶进行培养 有专门设计的旋转系统和不同规格的旋转管 在转管培养的基础上为扩大培养而改进的 优点：结构简单、投资少、技术成熟、重复性好、放大只需简单地增加转瓶（管）数量 缺点：劳动程度大、占地空间大、单位体积提供细胞生长的表面积小、细胞生长密度低、培养时监测和控制环境条件受限 11.7.2 微载体培养 welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience 1967年，维尔茨（van Wezel）开发了微载体系统。 微载体系统将传统的一维平面贴附扩展为三维立体贴附，摆脱了传统的培养瓶（管）的限制。 同时，微载体使利用生物反应器进行动物细胞大规模培养成为可能，既能满足动物细胞的贴壁要求，又能充分利用生物反应器的内部空间。 微载体使直径60~250μm的适用于贴壁依赖型细胞生长的微珠 理想的微载体应具备以下几个特征： 良好的生物相容性，无毒无害 有好的黏附性，一般带正电荷 大的比表面积，颗粒均匀，孔径均一 良好的传质性能 强的机械性能，长时间搅拌状态下不破碎，能保护细胞，方便 清洗处理，重复利用 好的热稳定性，在121℃蒸汽灭菌条件下不分解、不破碎、不 软化，适合高压灭菌 微载体的分类 实心微载体 多孔微载体 概念 细胞能贴附在微载体表面生长 内部具有网状结构的小孔，细胞能在微载体内部生长 优点 易于细胞在表面贴壁，机械强度高，容易接种操作 比表面积更大，使细胞免受机械损伤，得到的细胞浓度高，可降低血清用量，可以采用高的搅拌速度和通气量 缺点 细胞浓度低，细胞容易受剪切力、搅拌、碰撞等影响，细胞易老化脱落 容易产生营养传递障碍，积聚代谢副产物 微载体的制作方法 制作方法包括：高温烧结法、聚合物快速凝聚法、高分子材料成球聚合法、锐孔喷 冷冻凝固法 微载体培养基本流程 1、选择合适的微载体类型： 2、浸泡水化及消毒： 3、接种： 4、培养观察与细胞计数： 5、传代培养： 6、细胞消化与收获： 微载体培养应注意的一些问题 贴附率问题 细胞损伤问题 搅拌问题 传代问题 微载体质量与成本问题 微载体生物反应器培养的优点 模拟了体内三维生长环境，减轻了接触性抑制，细胞可以 多层生长 表面积/体积（S/V）大，单位体积培养液的细胞产率高 把悬浮培养和贴壁培养融合在一起，兼有两者的优点 培养液可以循环使用，利用率高 放大容易，劳动度小 细胞接种、收获简便 生物反应器空间利用率高，培养系统节省空间 动物细胞培养的生物反应器 11.7.3 中空纤维生物反应器培养 welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience 中空纤维生物反应器（hollow fiber bioreactor）是理查德·克瑞克（Richard Kncazek）等在1972年发明的。最初使用的空心纤维是一种由醋酸纤维素和硝酸纤维素混合组成的可透性膜，表面有许多海绵状多孔结构。这样，水分子、营养物质和气体可以透过，细胞也能在上面贴附生长。 柱状中空纤维反应器、板框式中空纤维反应器、中心灌流式反应器 柱状中空纤维反应器 板框式中空纤维反应器 中心灌流式反应器 11.7.4 大规模培养方式 动物细胞大规模培养常采用的是： 流加式培养和灌流式培养 流加式培养 根据细胞对营养物质的不断消耗和需求，流加浓缩的营养可使细 胞持续生长至较高的密度，目标产物达到较高的水平。整个培养 过程没有培养液流出或细胞回收，通常在细胞进入衰亡期或衰亡 期后终止培养。 流加原则是维持细胞生长相对稳定