动物细胞培养用生物反应器设计原理

动物细胞培养用生物反应器设计和放大的关键问题是细胞破损与供氧和混合的矛盾,在分析细胞破损机理基础上,提出了动物细胞培养生物反应器的设计原理——设计模型和有关设计条件,从而清楚地确立了细胞死亡速度与培养基组成、反应器设计和操作参数间的定量关系,以及反应器设计应遵循的保证细胞生长和满足传质要求的条件。还对强化传质和抑制细胞破损这一矛盾作了简要分析和讨论。     

生物反应器动物细胞培养技术在生物领域的应用及发展趋势

随着我国疫苗市场的迅速发展,疫苗生产技术正经历着从大规模转瓶培养动物细胞疫苗工艺向生物反应器培养动物细胞疫苗工艺的转变。生物反应器培养工艺,具有综合成本低、批量大、批间差小、所获得病毒抗原含量高等优点。不仅提高我国疫苗生产技术、疫苗质量,而且使我国生物产业近一步走向国际化。     

动物细胞大规模培养技术

近年来,动物细胞大规模培养技术在生物技术领域成为最受关注的热点之一,并开始广泛应用于生物医药的研发和生产过程中。以生物反应器技术为基础的动物细胞大规模培养技术平台,正逐步被建立起来并日益走向成熟,成为推动生物医药产业快速发展的有力工具。结合该技术目前的应用水平和最新进展,分析了不同细胞培养工艺之间的内在差异,以探索这一技术的未来发展方向。     

大规模动物细胞培养技术研究进展

利用动物细胞大规模培养技术可生产多种生物制品,为提高细胞活力和表达水平及有利于表达产物的纯化,采用有多种添加成分的无血清培养基培养细胞,选择更有利于细胞生长又可提高培养细胞密度的微载体和条件温和、易操作、气体交换速度快的生物反应器,在线监控细胞生存环境和生理活动,减少培养过程培养基中的抑制因素,可创造更适合细胞生存的环境,提高表达水平,向细胞中导入抗凋亡基因,可提高细胞活性和蛋白产量。利用多也微载体以球转球方式大规模培养动物细胞有很好的发展前景。     

动物细胞在鼓泡式生物反应器中的死亡速率

通过实验测定,证明生物反应器中细胞死亡速率与气体鼓泡速率成正比而与反应器体积成反比。实验发现气泡大小对细胞死亡速率具有两种作用,一种作用在于影响气泡表面积生成速率;另一种作用则在于影响细胞在气泡表面的吸附程度,其最佳直径为5mm左右。血清和Pluronic F68能显著降低细胞死亡速率,当Pluronic F68浓度达到0．1％时,kd趋于零。所有这些实验结果均与前文提出的生物反应器设计模型具有很好的一致性。     

生物反应器及其研究技术进展

阐述了生物反应器设计、放大的新理念及关键技术发展,并在此基础上综述了应用于生物技术产品生产的生物反应器的主要发展趋势,包括以代谢流分析为核心的生物反应器系统、基于计算流体力学模拟技术的传统发酵罐改良、微型生物反应器、动物细胞反应器和酶反应器。     

用多孔微载体大规模长期培养动物细胞的方法

长期大规模高密度动物细胞培养是生物制药产业中的关键技术,文中介绍了利用多孔微载体在中试规模生物反应器中长期大规模连续培养分泌尿激酶 原的DNA重组中国仓鼠卵巢细胞（rCHO)的方法。     

动物细胞高密度培养用多孔微球

动物细胞高密度培养用多孔微球王佃亮肖成祖（中国人民解放军航空医学研究所１０００３６）多孔微球（ｐｏｒｏｕｓｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ）又称多孔微载体（ｐｏｒｏｕｓｍｉｃｒｏｃａｒｉｅｒｓ）或大孔微载体（ｍａｃｒｏｐｏｒｏｕｓｍｉｃｒｏｃａｒｉｅｒｓ）,是近几年在国外发展起来的一项新的动物细胞高密度培养生物技术。它克服了固体微载体（ｓｏｌｉｄｍｉｃｒｏｃａｒ－ｉｅｒｓ）培养时细胞仅在表面生长、微...     

生物反应器在干细胞培养中的应用研究进展

干细胞是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞,在再生医学、药物筛选及毒理学等生物医学领域呈现出诱人的前景。通过目前的干细胞分离培养技术可获得的干细胞数量极少,远远不能满足临床需要,因此体外大规模扩增培养干细胞是亟待解决的问题。该文简述了适用于干细胞培养的各种生物反应器的特点,以及悬浮生物反应器体系在不同类型干细胞群中的研究应用。同时对利用生物反应器培养干细胞过程中几个主要的关键参数进行了阐述,将为干细胞的培养和研究从思路和方法上提供参考。     

气液双升式反应器动物细胞培养及批式生长动力学模型

初步研究了气液双升式动物细胞反应器微载体培养 Bowes细胞和悬浮培养 M4G3杂交瘤细胞的生长条件 ,在不加入消泡剂和保护剂的情况下 ,批式培养 Bowes细胞的最大密度为 2 .6×1 0 6/ml,批式培养 M4G3细胞的最大密度为 1 .5× 1 0 6/ml。基于细胞生长的密度效应 ,建立了动物细胞生长动力学模型 :　　 μ=0　　 t相似文献   

模拟微重力条件下心肌细胞的体外三维固定化培养

观察心肌细胞体外培养形成三维(3D)组织结构的能力和过程及心肌细胞在模拟微重力状态下的3D固定化培养效果。应用酶消化法从新生的乳鼠心室肌组织获取心肌细胞,以Cytodex3为心肌细胞的3D固定化培养载体,将心肌细胞固定化培养于Spinnerflask中,用扫描电镜观察心肌细胞体外培养形成的3D组织结构;以心肌细胞的代谢效率和细胞搏动强度为观察指标,比较心肌细胞在Spinnerflask及HARV(highaspectratevessel)生物反应器中3D固定化培养的差异。结果显示,心肌细胞不仅能贴附于Cytodex3上生长,且形成了具有同步自律收缩的3D组织样结构;心肌细胞在两种不同培养体系中的细胞接种效率和细胞形态没有明显差异,培养于HARV中的心肌细胞的代谢效率和细胞搏动强度均明显高于Spinnerflask培养体系。体外培养的乳鼠心肌细胞具有形成同步自律收缩的3D组织结构的能力;模拟微重力的培养环境有利于改善心肌细胞3D组织样培养物的代谢和功能 。     

Bioreactors for tissue engineering

Bioreactors are essential in tissue engineering, not only because they provide an in vitro environment mimicking in vivo conditions for the growth of tissue substitutes, but also because they enable systematic studies of the responses of living tissues to various mechanical and biochemical cues. The basic principles of bioreactor design are reviewed, the bioreactors commonly used for the tissue engineering of cartilage, bone and cardiovascular systems are assessed in terms of their performance and usefulness. Several novel bioreactor types are also reviewed.     

动物细胞无血清培养基的研究与设计方法

随着哺乳动物细胞培养规模的扩大和生物药物需求的增长,基于细胞及产品特性的无血清培养基的研制已成为细胞工程领域的重要课题。运用统计学实验方法,可科学有效地考察细胞培养基中多因素、多水平间的交互作用。应用新型蛋白质组分析技术及生物芯片技术定位胞浆信号通路相关蛋白、膜表面的生长因子受体、激素受体、细胞因子受体、粘附分子等,用于确定细胞培养基中调控分子的添加组合。本文系统概述了目前无血清培养基几种新型及常用的研究和设计方法,并对其应用特点做了分析,希望为动物细胞无血清培养基的研制提供可借鉴的思路。     

Overcoming challenges in WAVE Bioreactors without feedback controls for pH and dissolved oxygen

The biopharmaceutical industry is increasing its use of the WAVE Bioreactor for culturing cells. Although this disposable bioreactor can be equipped to provide real-time pH and dissolved oxygen (DO) monitoring and control, our goal was to develop a process for culturing CHO cells in this system without relying on pH and DO feedback controls. After identifying challenges in culturing cells without controlling for pH and DO in the WAVE Bioreactor, we characterized O(2) and CO(2) transfer in the system. From these cell-free studies, we identified rock rate and rock angle as key parameters affecting O(2) transfer. We also identified the concentration of CO(2) in the incoming gas and the rate of gas flow into the headspace as key parameters affecting CO(2) transfer--and therefore pH--in the disposable culture chamber. Using a full-factorial design to evaluate the rock rate, rock angle, and gas flow rate defined for this WAVE Bioreactor process, we found comparable cell growth and pH profiles in the ranges tested for these three parameters in two CHO cell lines. This process supported cell growth, and maintained pH and DO within our desired range--pH 6.8-7.2 and DO exceeding 20% of air saturation--for six CHO cell lines, and it also demonstrated comparable cell growth and viability with the stirred-tank bioreactor process with online pH and DO control. By eliminating the use of pH and DO probes, this process provides a simple and more cost-effective method for culturing cells in the WAVE Bioreactor.     

Hydrostatic fluid pressure promotes cellularity and proliferation of human dermal fibroblasts in a three-dimensional collagen gel/sponge

Cell constructs and culture systems are essential components of tissue engineering. Cell constructs are usually composed of a dense population of cells, for which long-term culture is required in vitro. However, the denser construct suffers from the absence of passive nutrient supply, gas exchange, and removal of degraded debris. We have developed a novel hydrostatic pressure/perfusion (HP/P) culture system that improves the quality of neo-tissues, providing an automated affordable system for clinical applications. We evaluated the effects of HP/P on cellularity, viability, and proliferation of human dermal fibroblasts seeded in a gel/sponge construct. HP/P and perfusion promoted cell migration and significantly increased proliferation and DNA content after 4 days culture compared to the static culture. HP/P culture is beneficial for building a denser three-dimensional fibroblast construct.     

植物细胞培养生物反应器的种类特点及展望

生物反应器技术应用于植物细胞培养既可以打破环境条件的限制,又有助于生产过程的人为调控,为植物细胞大规模培养或工厂化直接生产植物细胞有用代谢产物创造了条件,是当前植物细胞培养工作的研究热点。在介绍植物细胞培养特点的基础上,对适用于植物细胞培养的各类生物反应器(搅拌式生物反应器、非搅拌式生物反应器、用于植物细胞固定化培养的生物反应器、光生物反应器以及一次性培养生物反应器)的原理、优缺点等进行比较分析,最后提出了植物细胞培养生物反应器研究的发展方向,以期为植物细胞培养生物反应器的选择及改良提供参考。     

动物细胞大规模培养生产蛋白的工艺选择

目前全世界蛋白治疗药物的迅速增长和市场需求已远远超过了现有生产能力。动物细胞规模化生产重组蛋白和抗体的工艺选择可考虑使用当前较成熟的工业化支持技术平台,以缩短产品工艺研发的时间,加快工业化进程。当前被FDA批准的生物技术产品以及公开发表的生产工艺占有主流优势的是搅拌式生物反应器悬浮培养,工艺设计是流加或灌流培养。其大规模细胞培养生产所面临的挑战是获得最大生产力的同时注重维持产品的质量;去除所有培养环境中外源因子的污染,更为精确有效的工艺控制手段,规模化培养中氧气的限定与溶解CO2浓度累积的控制等。     

结核分枝杆菌感染实验模型

结核分枝杆菌是引起人结核病的主要病原,全世界约有1/3人口感染结核分枝杆菌。尽管该病原可感染并引起许多动物疾病,但人类是其中心宿主。为研究结核分枝杆菌的致病机理及宿主对本病原的保护性和免疫病理学反应,选择合适的动物模型非常必要。本文阐述了结核病研究中常用的实验模型及各种模型的优缺点。实验模型的合理应用将促进我们对结核病的认识,从中获取的资料将有助于我们发现更好的预防和治疗方案。     

Hepatocyte growth factor and epidermal growth factor promote spheroid formation in polyurethane foam/hepatocyte culture and improve expression and maintenance of albumin production

In our previous pre-clinical study with pig hepatic failure, an artificial liver with polyurethane foam (PUF)/primary porcine hepatocyte spheroids had superior curative effect. We examined the effect of hepatocyte growth factor (HGF), also known as scatter factor, on the quick formation of hepatocyte spheroids and albumin production. Spheroids were formed in the pores of PUF within 3 days regardless of addition of growth factors. In particular, spheroids were formed within 1 day in medium containing 100 ng/ml HGF and 50 ng/ml epidermal growth factor (EGF). 10,000 ng/ml HGF was effective for albumin production, but the activity dramatically decreased after 6 days in EGF-free medium. On the other hand, 100 ng/ml HGF was effective for albumin production in EGF-containing medium. Albumin production rate with ≥1000 ng/ml HGF was about 1.5 times higher than that with 100 ng/ml HGF. Furthermore, albumin production rate at 3 weeks was about 1.5 times higher than that at 2 days with 1000 ng/ml HGF. The maintenance of albumin production rate depended on the activity of the individual cell and not cell growth. In other words, we were able to show the effectiveness of HGF for functional hepatocyte organoid formation in PUF pores.