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1、长江师范学院动植物细胞培养 装置和酶反应器一、動物細胞生物反應器动物细胞与微生物细胞有很大的差异，对体外培养有严格的要求，如动物细胞对剪切非常敏感，反应器的设计不能有像微生物细胞那样高的剪切力，因此，传统的微生物细胞反应器应该经过改造才能适用动物生物反应器。根据动物细胞的特点，开发新型的生物反应器显得十分重要和迫切。（一）、動物細胞培養的類型动物细胞的体外培养有三种类型，一类是悬浮培养，指细胞在培养器中自由悬浮生长的过程，主要用于非贴壁依赖性细胞，此类细胞体外生长不需贴壁，可采用微生物的方法在培养基中悬浮培养。另一类是贴壁培养，指必须贴附在固体介质表面上生长的细胞培养，主要适用于贴壁依赖性细胞
2、，大多数动物细胞都属于这一类型。再有一类是固定化培养，这类培养既适用于贴壁依赖性细胞，又适用于非贴壁依赖性细胞的包埋培养方式，具有细胞生长密度高、抗剪切力和抗污染能力强等优点。（二）、動物細胞體外培養的特點动物细胞属于真核细胞，与细菌等原核细胞相比，其进化程度更高，结构成分更复杂，功能也更全面。动物细胞对于培养环境的适应性更差，对环境更加敏感，包括pH、溶解氧、温度、剪切力等都比微生物细胞有更高的的要求，需要严格控制。另外，动物细胞相对于微生物来说生长比较缓慢因而培养时间较长。性质性质动物细胞动物细胞微生物细胞微生物细胞大小10-100mm10mm代谢调节方式内部和激素内部营养要求苛刻宽松，可
3、利用多种底物生长速率倍增时间一般为12-60h倍增时间一般为0.5-2h机械强度很差，缺乏保护性细胞壁较好环境适应性差好（三）、動物細胞大规模培養技術动物细胞大规模培养它是在传统的培养技术的基础上，融合固定化细胞、流式细胞技术、填充床、生物反应器技术以及人工灌流和温和搅拌技术等发展起来的。动物细胞大规模培养装置如图。1.中空纤维細胞培養法1972年，理查德克瑞克等模拟体内微环境，设计了中空纤维细胞反应器。细胞能在中空纤维上不断地从流动的培养液中获得营养物质，细胞代谢产物和培养物又可随培养液的流动而运走。2.微載體培養技術大多数动物细胞，都具有贴壁生长的特性，而传统的适于贴壁生长的细胞培养系统，
4、由于表面积的限制，很难达到大规模生产的目的。3.微囊化培養技術微囊是一种由半透膜制成的多孔微球体，酶及大分子不能从微囊中溢出，而小分子物质可以通过，微囊化技术是固定化技术将细胞包裹在微囊里，在培养液中悬浮培养，细胞微囊化后由于生长在各自的微小环境里，减少了培养时搅拌对细胞的剪切力，细胞生长良好，培养液易于迅速改变，且无分离细胞与培养液的困难。（四）、動物細胞培養生物反應器在细胞培养过程中，细胞培养生物反应器是整个过程的关键设备，它要为细胞提供适宜的生长环境并决定着细胞培养的质量和产量。动物细胞外层没有细胞壁，质脆性大，对剪切敏感以及对体外培养环境有严格要求。1.氣升式生物反應器（airlift
5、 bioreactor）气升式生物反应器是实现动物细胞高密度培养的常用设备之一。我国利用生物反应器生产了大量生物制剂，多采用的是气升式细胞培养生物反应器。2.中空纖維管生物反應器（hollow-fiber bioreactor）中空纤维管生物反应器主体是由微孔中空纤维管束组成的，纤维束由外壳包裹，可分为壳体空间及管体空间两部分，每部分各有其出口。3.流化床生物反應器（fluidized-bed bioreactor）流化床生物反应器的基本原理是培养液通过反应器垂直向上循环流动，不断提供给细胞必要的营养成分，使细胞得以在呈流态化的微粒中生长。4.攪拌罐生物反應器（stirtank bioreac
6、tor）搅拌罐生物反应器基本结构为：一个旋转过滤器，一台用于控制温度、pH值、搅拌速度和溶氧（DO）的数字控制装置（DCU）和起通气作用的底部环形喷气结构。5.堆積床生物反應器（packedbed bioreactor）CelligenPlus堆积床生物反应器的工作原理为：当推进器旋转时，培养基通过推进器的中心空管螺旋式地从罐体底部上流，然后从三个出口流出，通过堆积床向下流动至罐体底部，再通过推进器的中心管往上流。6.一次性生物反應器（disposable bioreactor）这种生物反应器由预先消毒的、FDA认可的、对生物无害的聚乙烯塑料箱组成，箱中部分填充培养基并接种细胞。7.載體細胞培養系統微载体细胞培养系统是专门用于贴壁生长细胞的一种培养方法，解决了贴壁细胞不能进行悬浮培养问题。微载体培养系统的基本思路是：制造一些非常小的球体，贴壁细胞可在这些球体表面生长，将这些表面长有细胞的球体悬浮在培养液中，加上适当的搅拌，实现了贴壁细胞的悬浮培养。