大学课件生物工程设备动物细胞培养反应器.pptx

大学课件生物工程设备动物细胞培养反应器

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目录

01

生物工程设备介绍

03

反应器的类型

02

动物细胞培养基础

其他相关技术

05

反应器的应用

04

生物工程设备介绍

PartOne

设备概述

反应器的分类

安全与维护

自动化控制

关键组件功能

根据操作方式，生物反应器分为批次、连续和半连续三种类型，各有其应用特点。

生物反应器包括搅拌系统、通气系统、温度控制系统等，确保细胞培养环境稳定。

现代生物反应器配备先进的自动化控制系统，实现参数精确控制，提高培养效率。

生物反应器设计需符合安全标准，定期维护保养以保证设备长期稳定运行。

设备功能与作用

生物反应器通过精确控制温度、pH值和氧气供应，为动物细胞提供最佳生长条件。

维持适宜的细胞生长环境

反应器内置传感器和控制系统，实时监测细胞密度和营养物质浓度，确保培养过程稳定。

自动化监测与控制

设备分类

生物反应器可分为批式、连续式和半连续式，各有其操作特点和适用场景。

按操作方式分类

从小型实验室规模到大型工业生产规模，生物反应器的规模影响其设计和应用范围。

按规模大小分类

细胞培养反应器可分为空气悬浮式、微载体式和固定床式，适应不同细胞生长需求。

按培养环境分类

动物细胞培养基础

PartTwo

细胞培养的原理

细胞生长的环境需求

细胞培养需要模拟体内环境，提供适宜的温度、pH值、氧气和营养物质。

细胞分裂与增殖机制

细胞通过有丝分裂进行增殖，培养基中添加生长因子和激素促进细胞分裂。

培养基的组成

培养基中包含氨基酸、维生素、无机盐等，为细胞提供生长所需的能量和原料。

基础营养物质

01

添加特定的生长因子和激素，如胰岛素、表皮生长因子，促进细胞分裂和增殖。

生长因子和激素

02

维持培养基pH稳定，常用的缓冲体系包括碳酸氢盐和HEPES缓冲液。

缓冲系统

03

血清含有多种生长促进因子，但因来源不一，使用时需注意批次间的差异。

血清补充物

04

培养条件的控制

细胞培养过程中，温度需维持在37℃左右，以模拟人体环境，保证细胞正常生长。

温度控制

01

培养基的pH值通常控制在7.2-7.4之间，使用缓冲溶液维持稳定，防止细胞代谢产物影响。

pH值调节

02

培养过程的监控

实时监测培养基的pH值，确保其在适宜范围内，以维持细胞正常生长。

pH值监控

使用溶解氧探针持续监测培养液中的氧气水平，保证细胞呼吸所需。

溶解氧浓度监控

维持恒定的温度，通常在37℃左右，以模拟动物体内环境，促进细胞生长。

温度控制

定期检测培养液中的代谢产物，如乳酸和氨，以评估细胞的健康状态和生长速率。

代谢产物分析

反应器的类型

PartThree

搅拌式反应器

搅拌式反应器通常包括搅拌器、通气系统和温度控制系统，以确保细胞培养环境稳定。

搅拌器的结构设计

在生物制药领域，搅拌式反应器广泛用于大规模生产单克隆抗体，如用于治疗癌症的药物生产。

搅拌式反应器的应用实例

搅拌速度需精确控制，过快可能导致剪切力过大，损害细胞；过慢则影响氧气和营养物质的传递。

搅拌速度对细胞的影响

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气升式反应器

工作原理

气升式反应器通过气体的注入产生循环流动，促进细胞与营养物质的混合。

结构特点

该反应器通常包含一个或多个气升管，通过气体的上升带动液体循环。

应用领域

广泛应用于生物制药和组织工程中，特别是在大规模细胞培养中。

优势与局限

气升式反应器具有剪切力低、氧气传递效率高等优点，但对气体流量控制要求较高。

膜式反应器

膜式反应器通过半透膜分离细胞和培养基，实现连续培养和产物回收。

在生物制药中，膜式反应器用于生产单克隆抗体，提高细胞密度和产物纯度。

膜式反应器的原理

膜式反应器的应用案例

微生物反应器

气升式反应器利用气体上升带动液体循环，适用于大规模培养，如抗生素生产。

气升式反应器

膜式微生物反应器通过半透膜控制物质交换，常用于细胞密度高、代谢产物复杂的培养过程。

膜式反应器

搅拌式微生物反应器通过搅拌装置促进培养基均匀混合，适用于需氧微生物的培养。

搅拌式反应器

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03、

反应器的应用

PartFour

生物制药

利用动物细胞培养反应器大规模生产流感疫苗，确保疫苗供应和质量。

生产疫苗

反应器用于培养特定动物细胞，生产用于治疗癌症等疾病的单克隆抗体。

制造单克隆抗体

通过反应器培养工程化细胞，合成用于治疗遗传疾病的重组蛋白药物。

合成重组蛋白

细胞培养反应器用于生产细胞治疗产品，如用于治疗糖尿病的胰岛细胞。

细胞治疗产品

组织工程

01

细胞培养技术

利用生物反应器进行细胞培养，为组织工程提供大量活性细胞，如皮肤细胞。

02

组织构建与修复

通过反应器模拟体内环境，促进细胞生长和组织形成，用于器官修复和组织替代。

03

药物测试与筛选

生物反应器培养的组织