动物细胞生物反应器

bioreactorfor animal cell cultivation是专供动物细胞在体外条件下进行大规模培养的反应装置。动物细胞对搅拌、鼓泡通气所产生的液体剪切力耐受力较差，培养细胞生长缓慢，所需时间较长，培养过程容易染菌，所以要求有严格的防污染措施。另外动物细胞对营养要求较高，对培养条件如温度、pH、溶氧等要求较苛刻，因此动物细胞生物反应器的主件与配套设备均应尽可能满足上述要求。动物细胞生长模式有悬浮型（ suspension）和锚地依赖型（anchroage-dependent），后者需要附着在固体或半固体表面才能生长。根据这些特性，动物细胞生物反应器主要有以下类型： 1.动物细胞悬浮培养反应器 悬浮培养是指细胞在反应器中自由悬浮生长的过程。有少数动物细胞如杂交瘤细胞、肿瘤细胞可以在搅拌式培养罐中悬浮培养。搅拌应缓和，一般采用尼龙丝编织的船帆形搅拌桨或螺旋桨搅拌器；通氧一般采用插入受渗透扩散或表面曝气扩散方式；为了向培养中的动物细胞提供营养物质和移走代谢废物，必须间歇地或连续灌流通入新鲜培养基并移走培养液。 2.动物细胞贴壁培养反应器 锚地依赖型动物细胞需附着在固体或半固体表面才能生长，又称贴壁培养。滚瓶是常用的贴壁培养反应器。在滚瓶中装入培养液，接种细胞后，使滚瓶缓慢旋转、动物细胞就在滚瓶内壁贴壁生长、增殖，直至将滚瓶内部全部覆盖。沿滚瓶内壁安装挡板，可以增加单个滚瓶的产量。 滚瓶的生长面积与容积比只有0.35左右，生产效率较低。最近发展了多孔陶瓷和中空纤维培养反应器。中空纤维反应器由多根中空纤维组成，中空纤维管是半透过性膜，氧和二氧化碳可通过膜双向扩散，而大分子有机物质不能透过，从而满足动物细胞对氧和营养物质的需要。这种设备的生长面积与容积比可达40左右，具有生产效率高，便于大规模生产的优点；其缺点是一旦染菌便难于回收利用。 3．动物细胞微载体悬浮培养反应器 微载体悬浮培养反应器是锚地依赖型动物细胞培养的另一种设备。其主要原理是使细胞黏附于微载体上进行培养。常用的微载体有低交容量的联葡聚糖、聚苯乙烯、纤维素、明胶、玻璃微球。已有采用1 000L规模的微载体培养反应器用于生产蛋白质类药物与疫苗的报道。本法需精心选择搅拌功率，保证微载体在悬浮状态又不伤害动物细胞大孔微载体的应用能防止搅拌对动物细胞的伤害。大孔微载体由明胶或胶原制得。大孔微载体动物细胞培养反应器有搅拌罐和流化床两种形式。细胞接种后先附着在载体表面，随后在其表面和内部生长，在微载体内部生长的细胞可免受搅拌的伤害。由于微载体表面和内部都有细胞生长，故反应器内能达到的细胞浓度较传统的微珠悬浮培养要高得多。