基于多尺度参数相关分析的细胞培养过程优化与放大

细胞大规模培养过程是活体细胞代谢的过程,因此存在着基因、细胞、反应器多尺度相关关系。通过对生物反应过程中生理代谢特性参数检测,并分析参数的理化相关和生物相关,可以实现多尺度观察与调控。主要介绍了在生物过程优化与放大研究中,整合分析与细胞生理代谢特性相关的参数变化信息以及反应器流场特性参数变化信息,从而实现微观与宏观相结合的过程优化方法以及细胞生理和反应器流场特性相结合的过程放大策略。     

生物反应器流场特性研究及其在生物过程优化与放大中的应用研究

生物反应器是实现生物过程的核心设备,其内进行的生物反应过程受不同反应器内流场结构的影响会产生差异显著的结果,这也是导致生物过程放大困难的关键问题之一。为研究这一问题,必须对不同规模反应器内流场结构有充分的认识,必须对反应器内的混合、传质、剪切等影响生物过程的几个关键方面进行深入研究。首先简单介绍了反应器流场研究的实验及数值模拟方法,在此基础上详细论述了流场混合与传质对生物反应过程的影响,流场剪切对丝状菌形态及其生物过程的影响,最后从反应器流场与细胞生理代谢特性整合的角度,介绍了反应器流场与细胞生理之间的相互作用关系,并以三个实例简单介绍了基于Euler-Lagrange模拟框架的整合流场和细胞动力学模型的模拟方法及模拟结果。旨在通过介绍反应器流场研究及其在生物过程优化放大中的应用,提出基于反应器流场特性与细胞动力学响应的生物过程放大研究方法,为更高效、理性地生物过程放大提供一些理论参考。     

工业微生物发酵过程放大策略

生物过程设计可以分为三个基本阶段。首先,运用各种基因和代谢工程工具对高产菌种进行初筛;其次,对初筛得到的高产菌种进行培养条件的优化,以实现高产;最后,对培养过程进行放大,在稳定、可控的大规模培养过程中实现高产目标。生物过程的放大是发酵工程中的重要研究内容．研究不同规模生物反应器中的培养过程特性。与生物工程学科中其他一些新兴研究领域,如各种组学（包括基因组、转录组、     

发酵过程多尺度解析与调控的研究进展

工业发酵科学致力于实现高产量、高转化率和高生产强度的相对统一。通过从分子、细胞和反应器进行发酵过程多尺度解析与调控,实施全局与动态的优化与控制能够确保发酵过程高效、转化定向、过程稳定和系统有序。本文从发酵微生物代谢途径动力学模型、细胞代谢特性、发酵提取相耦合与反应器设计四个方面,总结和讨论发酵过程多尺度解析与调控的研究进展。整合分析发酵过程不同尺度特征并且针对性地开展多尺度整合调控是实现高效工业微生物发酵的重要策略。     

发展我国大规模细胞培养生物反应器装备制造业

生物反应器在生物工程装备制造业的产业化方面具有极其重要的意义。在分析了生物反应器产业的产品特点后,对我国生物反应器产业的现状和今后发展作了讨论。对以代谢流分析为核心的生物反应器、带pH测量与补料控制的摇床、动物细胞大规模培养生物反应器研制、生物反应器中试系统设计、大型生物反应器设计与制造技术研究等几个重要开发内容进行深入讨论,最后对细胞过程的系统生物学研究与生物反应器作了展望。     

分泌重组抗体的CHO细胞体外培养条件的优化

目的：对生物反应器细胞培养时培养时培养基组成进行优化。方法：以稳定转染了抗CD3人源化抗体的CHO细胞为模型,以无血清培养基经生物反应器高密度细胞培养后分子量小于50kDR的超滤液为基础培养基,在细胞培养板中考察添加氨基酸、丁酸钠、柠檬酸铁等多种成分对细胞生长状态和蛋白表达量的影响、结果：2mmol/L丁酸钠可以有效地诱导蛋白的表达,丁酸钠和柠檬酸铁对于促蛋白表达有协同作用,适量添加培养过程中消耗较快的氨基酸可提高细胞数和蛋白的表达量。结论：利用所述方法可快速优化培养基成分,显著提高生物反应器中细胞的蛋白表达量。     

黑曲霉组学研究进展

黑曲霉作为重要的工业发酵菌株,被广泛用于多种有机酸和工业用酶的生产。随着组学技术的日益发展和成熟,黑曲霉的基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等组学数据不断增长,宣告着黑曲霉生物过程研究大数据时代的到来。从单一组学的数据分析、多组学的比较到以基因组代谢网络模型为中心的多组学整合研究,人们对黑曲霉高效生产机制的理解不断深入和系统,这为通过遗传改造和过程调控对菌株的生产性能进行理性的全局优化提供了可能。本文回顾和总结了近年来黑曲霉的组学研究进展,并提出黑曲霉组学研究未来的发展方向。     

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。     

植物细胞培养的生物反应器

本文介绍了植物细胞培养的特点及其生物反应器的设计原理,概述了植物细胞悬浮培养和固定化细胞系统中各类生物反应器的传氧、混合和流体力学特性与植物细胞生长和次生代谢物生产的关系。     

植物细胞大量培养的工艺学

植物细胞大量培养的工艺学(Technology)是研究植物细胞在生物反应器内生长和次级代谢物的合成规律,包括氧的吸收和传递、流变学特性、生物反应器的设计和放大、生长和产物合成动力学等,是一门新兴的跨学科技术。本文就植物细胞大量培养过程的工艺学研究作一概述。     

组织工程皮肤生物反应器的研究与设计

目的设计一套生物反应器,能针对不同支架材料———细胞复合物进行构建组织工程皮肤。方法根据皮肤的自身生长特点和不同支架材料-细胞复合物的特性,模拟皮肤的生长环境和力学环境,通过生物反应器解决组织工程皮肤构建中支架的装夹和气液界面问题。结果生物反应器由控制系统和生物反应器主体两部分构成,能提供对多种皮肤细胞复合物的动态培养。结论皮肤生物反应器能够满足不同组织工程皮肤产品的需要。能够形成气液界面和模拟生物力学的刺激。     

甘草细胞放大培养中搅拌式反应器操作策略优化

为获得甘草细胞在反应器中放大培养的最佳条件,在建立稳定的甘草细胞搅拌式生物反应器放大培养体系的基础上,分别以单因素和正交实验获得的数据为样本,以细胞净增长生物量为考察指标,运用BP神经网络耦合遗传算法对反应器操作策略进行优化。结果表明,接种量6.4%、摇床转速89r/min、通气速率0.1vvm是甘草细胞进行反应器培养的最优条件;与传统的正交实验方法相比,这种基于神经网络耦合遗传算法的优化方法使反应器中细胞生物量的积累提高了6.9%。     

光生物反应器培养大型海藻细胞或组织

许多大型海藻含有具潜在重要药用价值的次生代谢物质,通常这些物质在藻体中含量极微,大型海藻体本身也不像微藻那样易在短期内大量获取,并且这些物质化学结构复杂,这使得直接提取或者人工合成极为困难。利用光生物反应器培养大型海藻细胞或组织,可以经济、无限量和资源循环再利用的方式,在植物体外合成生产重要的海洋植物次生代谢物质。光生物反应器所提供的可调控和工程优化的培养环境有望成为优化次生代谢物生物合成的有效手段。光生物反应器培养大型海藻细胞或组织也是大型海藻养殖业育苗技术发展的一个重要方向。综述了近10年来光生物反应器培养大型海藻细胞或组织在培养条件以及生长动力学模型方面国内外的研究进展,并对该领域未来可能的研究方向作一展望。     

植物细胞大规模培养生物反应器研制概况

本文对植物细胞培养中使用的搅拌式生物反应器,气升式生物反应器,固定化细胞生物反应器,光照培养生物反应器和其它新型生物反应器装置进行了全面的评述。     

植物细胞大规模培养生物反应器研制概况

本文对植物细胞培养中使用的搅拌式生物反应器,气升式生物反应器,固定化细胞生物反应器,光照培养生物反应器和其它新型生物反应器装置进行了全面的评述。     

动植物细胞或组织生物反应器悬浮培养过程中的通气方式

通气在动植物细胞或组织生物反应器培养过程中起着至关重要的作用,而同时通气过程所产生的机械损伤力亦可对细胞造成直接的伤害,因此,通气方式是动植物细胞或组织生物反应器培养过程设计与工程放大的关键技术之一。本文综述了动植物细胞或组织生物反应器悬浮培养过程中三种主要通气(异养培养时又称供氧)方式的结构特点,及其对气液传质、生物量、代谢产物量和细胞损伤的影响,以及改进的新型通气方式和几种通气方式的融合并用。     

细胞组学及其在药物研发中的应用

细胞组学(cytomics)是一门基于细胞分析技术的科学,它是在细胞水平对生物体系的研究,具有真实、简单和系统性的特点,在生物医学研究中有很好的应用前景。现对细胞组学的概念、特点和内容进行介绍,并结合药物研发的现状和过程,综述了细胞组学在药物研发各阶段的应用,最后对其前景进行了展望。     

VERO细胞生物反应器放大培养初探

目的:研究用生物反应器放大进行Vero细胞微载体培养,实现生物反应器之间Veto细胞放大培养.方法:5L微载体生物反应器以10g/L微载体浓度培养Vero细胞,96h时经漂洗、消化、接种于30L微载体生物反应器,实现放大后的30L微载体生物反应器细胞怏速增殖,期间对不同时期的微载体细胞进行细胞计数、细胞代谢分析和形态观察.结果:5L生物反应器细胞经过96h灌注培养,平均细胞密度达到7.81×10~6cells/mL.5L微载体细胞放大到30L微载体生物反应器,平均细胞收获率为32.3%;放大到30L生物反应器后经过144h培养,细胞密度达到9.19×10~6cells/mL;放大后的细胞代谢途径依然以葡萄糖氧化代谢乳酸为主.结论:生物反应器由5L到30L进行Veto细胞放大培养是可行的.     

微藻培养过程的光特性研究进展

微藻培养过程中光的吸收、衰减以及光暗循环等特性是影响微藻的生长速度及其产量的重要因素。本文分析了微藻的光吸收过程、光在微藻培养液中的衰减特性以及微藻培养过程中的光暗循环特性,重点综述了国内外各类光生物反应器中光特性的研究进展,并对其发展方向进行了展望,为微藻培养光生物反应器的设计提供参考依据。     

杂交瘤细胞的大量培养

杂交瘤细胞的大量培养是一项迅速发展的技术。本文评述了杂交瘤细胞培养条件和代谢调控方面的研究进展,包括反应器培养中的过程参数优化、细胞损伤和保护、营养物质利用和有害副产物的形成、细胞生长和单抗分泌的动力学以及长期培养的稳定性等问题。同时,本文也讨论了在生物反应器中培养杂交瘤细胞和操作模式和控制策略的研究工作,特别是近年来备受重视的灌注培养和补料培养。