生物反应器在模拟细胞微环境中的应用

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1、生物反应器在模拟细胞微环境中的应用深圳华毓造血干细胞研究有限公司广东深圳518000摘要：牛物反应器在模拟细胞微环境中的应用非常广泛，是细胞体在外培养的关键技术环节。木文介绍牛物反应器的种类和各自特点，以及在体外模拟细胞微环境中的应用情况。关键词：牛物反应器；体外模拟；细胞微环境重组蛋白、疫苗、单抗等药物具有重要的药用价值，这些药物都是通过体外模拟细胞微环境进行细胞培养而牛产的。现在细胞培养技术无论是在培养规模、培养环境还是产物表达等方面都得到了大幅度的提高，其中牛物反应器起了很大的作用。1牛物反应器如何设计才能对

2、体外细胞微环境进行模拟进行牛物反应器设计，为更好的模拟细胞微环境中，要综合考虑结构的严密性和可以承受高温的灭菌蒸汽，所以要采用对牛物催化剂没有伤害以及耐腐蚀的材料，牛物反应器的内壁要光滑，内部附件不宜太多，要留出大量的空间来进行细胞的培养。要保证良好的气体和液体接触，并且液体和固体要具有好的热量交换性能，可以有效的进行质量和热量的传递，尽量减少能量的消耗和泡沫的产牛,设计消沫装置来提高装料系数。牛物反应器是对微小牛物的放大牛产过程，是从实验室到工业生产的过程,要面临牛物反应器的逐级放大问题，并不是简单的体积的放大，

3、而是一个复杂的体系。在牛物反应器中，氧的传递速率要满足于细胞对氧的摄取速率，溶解氧的浓度也要保证。在进行细胞的培养和发酵时，并释放一些热量，细胞在培养时会与周围环境产牛物质的新陈代谢，发牛分解和同化作用，分解作用会释放能量，同化作用会吸收能量。同化作用主要是细胞的生长、繁殖以及生成产物都要需要能量，细胞从培养基吸收营养和基质。从能量的角度来分析，分解产生的能量会大于同化产生的能量，多余的能量会转化为能量释放到外围环境中，无论是细胞反应还是酶反应，要及时将释放的热量排出去，才能保证细胞培养的正常进行，所以生物反应器会

4、设置冷却装置。2各种生物反应器的应用介绍2.1搅拌式生物反应器在体外模拟细胞微环境中的应用搅拌式生物反应器工作时，搅拌器旋转使液体在其中流动，类似于微生物发酵罐的工作原理，其主要结构包括培养罐、培养管、阀门、泵、马达、控制仪器。在保证溶氧充分的前提下，为保护细胞，减少转动和通气产生的剪切力。现在常用的通气方式有无泡通气、微泡通气、大光通气以及表面通气几种，搅拌式生物反应器主要是培养悬浮型的细胞，也可以与微载体技术进行结合培养贴壁细胞,培养规模较大，高达2000升，可以培养各种类型的细胞，培养工艺可以进行扩大，培养的

5、细胞产品质量也很稳定，得到了广泛的应用。2.2中空纤维生物反应器在体外模拟细胞微环境中的应用中空纤维生物反应器的原理与体内血管的原理相仿，在特定的容器中装入细胞和培养基，插入成束的中空纤维，在毛细血管的内壁细胞开始生长，剪切力较低，传播质量很高，营养成分也会选择性的渗入。中空纤维生物反应器可以培养悬浮型和贴壁依赖型的细胞，细胞密度较高，主要培养杂交瘤细胞，进行单克隆抗体的生产。2.3流化床、固定床和规程床生物反应器在体外模拟细胞微环境中的应用这是三种不同类型的生物反应器，其中流化床生物反应器的原理是对培养液进行通气

6、搅拌后，营养液进行循环流动，细胞在微载体中生长。生物反应器中的脱分离系统包括很多不同的腔室，在灌注液体吋所体会有充分的交换，颗粒会保存完整。流化床反应器的传质性很好，剪切力较低，一些气泡敏感细胞可以在硅胶膜的作用下实现无泡通气。流化床生物反应器可以留住高产量的细胞，使细胞培养的环境以及其他要求得以实现。固定床生物反应器是流化床生物反应器的基础上改进的，在流化床玻璃柱的底部加上钢网等固定装置，微载体固定在固定装置上，在进行细胞培养吋，固定床内进行细胞培养基的循环。堆积床生物反应器的原理是推进管中的中心空气螺旋式实现培

7、养基从下往上流动，从生物反应器的口里流出，通过规程床向下流动，直至罐体的底部，借助于推进器的中心管上流，规程床的聚脂片上规程了大理细胞，大量气体由喷射器喷出进入培养基。这三种生物反应器最好结合微载体技术进行使用，适用于分泌性的细胞培养,广泛应用于重组蛋白的表达生产当中。2.4气升式生物反应器气升式生物反应器的原理为用气流进行液体搅拌，利用气体上升做为动力，导流装置进行液体的引导，形成气液混合体，进行有序的循环。用气升式生物反应器通气和搅拌是一次性完成的，产生的剪切力不高，可以有效的保护细胞，可以应用于悬浮细胞的培养

8、，现在已经开发出规模为10000升的气升式生物反应器,可以进行抗体的规模化生产。如果将气升式生物反应器的下部改造为沉淀罐，可以培养骨髓细胞，结合微载体讣细胞附着，用导流筒将气体引入，营养物质就会活跃的在其中流动，对细胞组织起到了保护作用。2.5摇床式生物反应器摇床式生物反应器主要是由摇动板提供动力，培养袋进行循环的摇动，培养袋中的培养基就会产生波浪，气液交界