生物工艺学第九章 动物细胞培养(细胞培养用生物反应器)

生物工艺学

第九章动物细胞培养

¾概述；

¾细胞培养物的特性；

¾动物细胞培养用培养基

和培养方法；

¾

生物工艺学

动物细胞培养基本工艺：分为三个阶段(准备阶段、细胞培养阶段和产物生产阶段)。设备准备清洗烘干安装消毒培养基制备纯水制备试剂准备混合除菌检测细胞准备种子库建立细胞复苏扩增检测

检测细胞数存活率葡萄糖 pH

细胞培养

温度控制通气 pH控制搅拌

生物工艺学

动物细胞培养生物反应器的要求 由于动物细胞没有细胞壁和对剪切敏感的特性，动物细胞培养生物反应器的设计必须考虑以下要求：

\生物因素

\传质因素

\流体力学因素

\传热因素

\安全因素

\操作因素

生物工艺学

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（一）维持培养和放大培养

培养容器（实验室）

多孔板、Petri培养皿和组织培养方瓶：常用的静止培养

容器，体积小，操作方便，很易放入培养箱中。可由特殊处理的塑料制成，后两者常由玻璃制成。

生物工艺学

组织培养方瓶及操作

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滚瓶（roller bottle）：培养时放在转瓶机上缓慢滚动，但培养条件很接近于静止培养。优点：放大较容易，重演性好。

缺点：劳动强度大，比表面积小，占用空间大，培养条件难以检测和控制

滚瓶滚瓶机

生物工艺学

转瓶（spinner bottle）：一般由磁力驱动进

行温和搅拌。

转瓶转瓶机

生物工艺学

生物反应器是动物大规模培养中最重要的培养设备。动物细胞培养对培养容器的培养表面的要求：\生物相容性；

\具有较高的光洁度；

\弱电荷和亲水性；

\

培养容器最好具有透光性。

生物工艺学

（二）生产用动物细胞反应器的形式

1、气升式生物反应器；

2、通气搅拌生物反应器；

3、中空纤维管生物反应器；

4、无泡搅拌反应器；

5、流化床和填充床反应器。

生物工艺学

1.气升式生物反应器

优点：

¾结构简单，无转动部件，细胞损伤率低，减少了污染的机会；

¾产生的湍动温和而均匀，剪切力相当小；¾放大容易；

¾直接通气供氧，氧传递速率高，供氧充分；¾液体循环量大，细胞和营养成分混合均匀。 存在问题：由于液体混合的能量唯一来自通入的气体，因而通气量大，泡沫多，而且气泡破碎造成严重的细胞机械损伤。

生物工艺学

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2 通气搅拌生物反应器

根据动物细胞培养时要求剪切力小、混合性能好的特点开发出来的生物反应器；

主要有Spier笼式通气搅拌生物反应器、CelliGen笼式通气搅拌生物反应器和CellCul-20双层笼式通气搅拌生物反应器。

生物工艺学

（1）Spier笼式通气搅

拌生物反应器

※特点

¾可以避免在向培养基中通

气时气泡直接损伤细胞；

¾在采用微载体系培养时，

微载体不会被由于通气所产

生的泡沫囊夹在气液界面；

¾通过一个多孔的通气装置

在笼内通气以满足培养时溶

氧的需要。

生物工艺学

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（２）CelliGen笼式通气搅拌生物反应器¾CelliGen笼式通气搅拌生物反应器是Spier笼式通气搅拌生物反应器的改进型。

置是将笼式通气搅拌装置改为笼式的通气腔和笼式的消泡腔。¾CelliGen笼式通气搅拌生物反应器的通气装