1、世界热带农业信息2023年第 9期动物细胞规模化培养技术现状1贴壁培养贴壁培养是在某一固相表面贴附细胞并对其培养的一种动物细胞规模化培养技术，动物细胞必须贴附于携带有部分电荷的固体表面或者半固体表面，只有这样动物细胞才能生长。目前，大部分动物细胞培养均为这一类型。1.1 生长特性在培养贴壁依赖型细胞时，必须保证其紧密附着于培养器皿壁上或培养瓶瓶壁上，细胞原本形状为圆形，在其贴壁后将会立即铺展开来，并进行有丝分裂，在很短时间内细胞便会开始对数生长。通常仅需数日细胞就会将培养壁表面铺满，同时构建一个密集性较高的细胞单层。需注意的是，贴壁表面必须具备高度表面活性并携带有净阳电荷，同时要求微载体具备一
2、定电荷密度，如果贴壁表面为有机物表面，还需保证其具备明显的亲水性特点，同时携带有阳性电荷。1.2 贴壁培养优点第一，细胞会在固相表面紧密附着，在培养过程中可将旧培养液直接倒掉，清洗干净后直接装入新的培养液，更换培养液较为便利。第二，由于细胞在载体表面固定，此方式无需配备过滤系统，可通过灌注方式以提升细胞密度。第三，在细胞附着于生长基质表面时，细胞对某一产品的表达效果将更加理想。第四，可利用统一设备对多种细胞进行培养，同时可以结合实际需求调整细胞液及细胞间的比例。1.3 贴壁培养缺点在细胞贴壁后，其消化难度较大，最终会增加扩大培养的难度。培养过程中培养设施需要较大的占地面积，同时相关设备需要较多
3、的资金。在细胞反应器培养过程中，无法通过显微镜观察细胞，无法实时监测细胞的生长状态。在控制细胞环境的过程中，很难实现完全的均匀化。1.4 贴壁培养系统1.4.1 转瓶培养系统在贴壁依赖型细胞培养过程中，转瓶培养系统是最早采用的一种系统。在小型培养过渡至大规模培养时，一般采用转瓶培养。在转瓶（旋转的圆筒形培养器）中接种细胞后，在转瓶的持续旋转作用下培养细胞，这样细胞能够交替接触空气及培养液，获取良好的传热条件，传质条件转瓶培养的主要特点是结构简单、无需投入过量资金及设备、技术较为成熟，同时这一系统具备良好的重复性，仅仅需要对转瓶数量增加以实现放大。但是转瓶培养系统也存在一定的缺点：即需要占据较大
4、的空间，劳动强度较大，单位体积仅可提供较小的细胞生长表面积，同时其细胞生长密度并不高，在培养过程中无法实现对环境条件的有效监测及控制。目前，常见的转瓶培养系统可以分为二氧化碳培养箱及转瓶机。1.4.2 反应器贴壁培养系统在应用反应器贴壁培养系统时，细胞主要在固定表面贴附并生长，在搅拌作用下细胞不会随着培养液共同流动，基于此，培养液更换较为便利，无需特定的细胞分离及培养液设备，通过灌流培养即可获取较高的细胞密度，在此基础之上获取相关产品；但是在具体应用过程中很难扩大规模，无法对细胞的生长情况直接监控，因而这一系统常用于价值较高、用量少的生物药品制备。常见细胞贴壁载体主要包括中空纤维、微载体系统及
5、玻璃珠等。能够培养杂交瘤系统、CHO 细胞等多种系统。另外，利用反应器贴壁培养系统培养细胞时，在接种细胞后贴壁速度极快。2悬浮培养悬浮培养是在反应器内接入细胞，使其自由悬浮生长，或在转动装置、震荡装置的作用下-842023年第 9期世界热带农业信息保证细胞分散悬浮于培养液内的细胞培养方法。悬浮培养技术主要基于微生物发酵技术，一般用于培养非贴壁依赖型细胞。2.1 生长特性悬浮培养技术就是分散活体动物组织，对其离心、纯化及漂洗后选择适宜的培养液接种，使细胞在特定条件下悬浮生长。无血清悬浮培养采用已知来源的激素或蛋白质培养细胞，无需后期纯化，可简化操作流程，提升产品质量，近年来已经逐渐成为动物细胞大
6、规模培养的重要研究方向。2.2 悬浮培养的优点第一，悬浮培养技术操作简便，方便定量研究；第二，悬浮培养技术具备良好的传质及传氧特性，可帮助细胞充分接触培养基内气体及营养物质，便于控制培养条件；第三，悬浮培养技术使用过程中无需附着物；第四，利用悬浮培养法细胞可快速繁殖，可提高产量，同时其各项设备结构相对简便；第五，在细胞培养过程中无需对其再分散，仅需严格按照相关比例做好稀释工作，便可继续培养，同时其培养规模方便扩大，可连续提高生产量。即使在连续密闭系统内也可以培养细胞，简化操作步骤，减少污染。2.3 悬浮培养的缺点第一，悬浮培养细胞密度不高，很难进行灌流培养；第二，培养过程中可能存在潜在的致癌风
7、险，在病毒培养过程中容易出现丧失病毒标记的现象，最终导致免疫能力降低；第三，适宜悬浮培养的细胞种类并不多，多数动物细胞适宜采取贴壁培养方式。3固定化培养固定化培养技术就是结合动物细胞及水不溶性载体，在此基础上培养细胞的方式。固定化培养所培养细胞生长密度高，具备较强的抗污染及抗剪切能力，产物及细胞易分开，方便分离并纯化产物。常见的固定化培养方式包括以下几种：3.1吸附法吸附法就是将细胞吸附于固体吸附剂表面，从而固定细胞的方式。吸附法在应用过程中条件温和、操作简便，是研究历史最为悠久的一种动物细胞固定化培养方法。吸附法也存在一定缺陷，即其载体缺乏足够的负荷能力，导致细胞极容易脱落。吸附法最为常见的
8、是中空纤维培养及微载体培养。3.2 包埋法包埋法就是采用多孔载体，在其中包埋细胞以实现细胞的固定化。包埋法操作条件温和、负荷量较大、很少出现细胞泄露、操作简便，具备抗机械剪切的效果。但是其缺点为限制扩散，无法保证全部细胞均处于最佳基质浓度，分子量较大的基质很难向高聚物网络内部渗透。包埋法一般用于固定非贴壁依赖型细胞，通常采取多孔凝胶载体。3.3 共价贴附法共价贴附法就是在共价键的作用下将动物细胞固定于固相载体上。共价吸附法能够降低细胞泄露量，但是在具体应用过程中必须利用化学试剂，而化学试剂可能会影响细胞活性，无法有效保护细胞。3.4 微囊法微囊法就是利用亲水半透膜包裹细胞，使之处于珠状微囊中，这样能够有效阻止细胞溢出，对营养物质及小分子物质在半透膜上的自由出入不会造成任何影响；在囊内可营造一个与液体培养相似的培养环境，避免细胞受损。采用微囊法所培养细胞可良好生长，同时其培养密度也较高。3.5 离子/共价交联法离子/共价交联法就是对细胞悬浮液采用双功能试剂处理，可连接细胞并产生交联作用，从而实现细胞的固定化培养。但是这种培养方式在具体应用过程中，可能会导致部分细胞死亡，也会造成扩散限制。（辽宁省铁岭县动物疫病预防控制中心曹宽仁）-85
