肝细胞系固定化反应器的构建及体外功能测定

采用肝癌细胞系与聚砜中空纤维建立了固定化细胞反应器,观察并测定了反应器的运行及体外功能。实验结果表明ＳＭＭＣ-７７２１肝细胞系不仅可在聚砜纤维表面生长繁殖,而且保留其在体外静态培养时的生物学特性如尿素合成及极低的苯巴比妥生物转化。由于细胞功能与中空纤维材质性能有关,因此,用这一个反应器可以饰选和评价聚砜及其它中空纤维,为人工肝装置选材打下基础     

固定化细胞膜反应器生产6－APA的研究

将青霉素酰化酶基因工程菌大肠杆菌A56(pPA22)通过交联截留固定化在由中空纤维膜或平板膜构成的膜反应器内,提高了单位体积反应器的酶活,实现了高浓度青霉素的裂解。采用反冲模式操作的中空纤维膜反应器裂解7．8％医用青霉素钠盐50批,产品6－APA的平均重量收率达到90．1％,纯度达98．6％,50批反应操作后,膜反应器内剩余酶活力仍在80％以上。     

动物细胞培养用生物反应器及相关技术

动物细胞大量培养是生产生物制品的重要途径,它用到的关键设备是生物反应器。根据培养细胞、培养载体、培养液混合方式的不同,生物反应器主要有搅拌式、气升式、中空纤维式、回转式等,其中搅拌式规模最大。回转式是NASA于20世纪90年代中期开发的一种新型生物反应器,被誉为空间生物反应器,可用于组织工程研究。与生物反应器配套的技术主要有灌注、微载体、多孔微球、转入抗凋亡基因等,可以有效地提高细胞密度,增加生物制品产量,提高质量。今后生物反应器研制主要朝两个方向发展:一是,以高密度培养动物细胞生产蛋白质药物为目的,二是以三维培养动物细胞(主要是人类细胞)再生组织或器官为目的。     

内循环颗粒污泥床硝化反应器流动模型研究

采用脉冲刺激响应技术,对稳态内循环颗粒污泥床硝化反应器进行了示踪试验。根据试验结果,分别运用轴向扩散模型和多釜全混流反应器串联模型,对反应器沉淀区和循环区的流态进行了分析和判断。结果表明,反应器沉淀区的分散数D/uL为0.00148,该区域的流态接近于平推流反应器（PFR）;反应器循环区的串联级数为1.021,该区域的流态接近于全混流反应器（CSTR）。稳态时,反应器的理论水力停留时间为360min,实际水力停留时间为341.2min,反应器中死区所占的体积百分比为5.22％,其中生物体死区为0.75%,水力死区为4.47%,表明反应器结构性能良好。根据试验和分析结果,建立了内循环颗粒污泥床硝化反应器的流动模型,即全混流和平推流的串联组合模型。由流动模型所得的理论停留时间分布曲线与由试验所得的实际停留时间分布曲线吻合良好,两者的平均相对误差为8.56%,表明所建模型具有较高的准确性。     

连续灌流培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体

自 2 0世纪 70年代以来 ,工程抗体在基础医学研究、临床诊断和治疗 ,以及免疫预防等领域中的广泛应用 ,大大促进了其产业化的进程。目前工业化生产单克隆抗体的主要方法是通过发酵罐、中空纤维和固定床等生物反应器培养系统 ,以微载体、微包囊法在体外大规模高密度培养杂交瘤细胞 ,再通过相关的纯化手段浓缩纯化制备抗体[1 ,2 ] 。就操作方式而言 ,一般采用两个基本策略 :①大容量高密度的悬浮培养 ,最多采用的是搅拌式气升式生物反应器 ,通过微载体依托细胞相对固定化 ,降低了搅拌培养时对细胞的剪切力 ,提高细胞的密度和稳定性及生产率。…     

应用中空纤维膜去除无细胞百日咳料液中的脱毒剂和色素

目的应用中空纤维膜洗滤技术去除无细胞百日咳料液中的脱毒剂和色素。方法采用不同浓度的盐溶液作为中空纤维膜洗滤液,通过洗滤过程的水通量衰减程度,洗滤后制品外观和蛋白回收率,原液戊二醛残留量,原液效价和毒力来确定洗滤液。用物理和化学清洗相结合的方式对使用后的膜进行清洗再生,以水通量恢复率对清洗效果进行评估。结果用盐溶液Ⅱ作为洗滤液,在洗滤过程维持跨膜压基本恒定的情况下,中空纤维膜水通量大、且衰减缓慢,洗滤后收集的制品外观呈淡黄色,蛋白颗粒均匀,蛋白回收率高,所制备原液的戊二醛残留量、效价和毒力检定结果均符合《中国药典》三部(2010版)要求。中空纤维膜使用后,用物理和化学清洗相结合的清洗方式使中空纤维膜的水通量恢复率分别达99.06%,98.11%,99.62%。结论中空纤维膜可用于去除无细胞百日咳料液中的脱毒剂和色素。     

原位吸附浸没式膜生物反应器催化制备茚二醇

在浸没式膜反应器(IMB)中利用恶臭假单胞菌ATCC 55687催化茚制备顺式茚二醇。采用25根膜丝制作的膜组件,在茚为3 g/L时,经过24 h培养,IMB中顺式茚二醇产量达到悬浮细胞反应器(SCB)的4倍多;进一步,在培养开始阶段加入10 g/L sp-207树脂进行原位吸附,IMB中顺式茚二醇产量最高达709 mg/L,为SCB产量的660%,容积产率也从SCB中的6 mg/(L·h)提高到30 mg/(L·h)。在原位吸附IMB中,中空纤维膜既可作为固定化细胞载体,同时又可作为第二相吸附不溶性底物,降低底物和产物抑制,兼有固定化反应器和两相反应器的优点。     

能同时分离精制的生物反应器

日本电气工业公司开发成功由酶进行生化反应和反应器中生成的物质分离精制同时进行的生物反应器。方法是将酶固定在多孔质的中空系上,基质溶液流入反应器115支的中空系束的园筒状中空系膜上     

耦合中空纤维膜超滤分离游离细胞催化合成ATP

对耦合中空纤维膜超滤分离进行游离细胞催化合成ATP过程进行了实验研究,考察了细胞的催化效率和膜组件的操作稳定性。结果显示,中空纤维超滤膜的耦合分离能有效地截留反应液中的游离酶,其中乙醇脱氢酶(ADH)和已糖激酶(HK)的稳态截留效率在95%以上。耦合膜分离的酵母细胞催化ATP合成反应可重复使用2.5～3.0次,酶的利用率比普通分离的细胞提高2.0～2.5倍。中空纤维超滤膜于0.1Mpa工作压力下连续11批耦合分离操作,膜的渗透性无明显下降,过滤速率保持在初速率的95%以上。在稀释速率0.25h-1下,反应体系保持了连续5h的ATP高转化率合成与分离耦合的拟稳态操作。     

固定化细胞生产L—苹果酸动力学及两种酶反应器的比较

研究了产氨短杆菌ＭＡ－２,黄色短杆菌ＭＡ－３的固定化细胞在富马酸铵转化体系中生成Ｌ－苹果酸的动力学参数,同时比较了固定化细胞在填充床及连续机械搅拌反应器中酶转化反应的差异。研究结果表明：当转化率小于４０％时,酶反应在两种反应器所需的停留时间相当。随着转化率的提高,填充床反应器较连续机械搅拌反应器所需的停留时间短且不会因剪切力使固定化颗粒受到损伤,因此,在富马酸铵体系中用固定化酶生产Ｌ－苹果酸采用填     

新型气液双升式动物细胞反应器

为克服目前动物细胞反应器存在的不足 ,设计了一种新型气液双升式动物细胞反应器( ALLR)。该反应器结合了气升式反应器和流化床反应器的优点 ,同时在结构上使气泡与流体自然流动与分离 ,消除了气泡凝聚破裂给细胞造成的机械损伤。测定了 2 L反应器的液体循环流速及氧传质系数 KLa值 ,表明 ALLR具有较好的传质性能和极小的流体剪切力 ,适合动物细胞的大规模培养     

国内简讯

适宜藻类细胞工程培养的大型封闭式管道光生物反应器研制成功中国科学院海洋研究所生物技术中心成功研制出适宜藻类细胞工程培养的大型封闭式管道光生物反应器,解决了限制微藻资源开发利用产业化的瓶颈。     

中空纤维测定法在抗肿瘤药物研究中的应用

中空纤维测定法是NCI建立的体内抗肿瘤药物筛选方法。本文介绍了中空纤维测定法的基本实验方法和疗效评判标准,回顾了近年基于中空纤维测定法的抗肿瘤药物方面的研究成果,认为中空纤维测定法不仅适用于药物筛选,在快速研究抗肿瘤药物药效和机制方面也具有重要的应用价值。     

磁处理光生物反应器的研制及其应用研究

开发出一种新型气升式外环流磁处理光生物反应器,将其应用于钝顶螺旋藻的高细胞密度培养,并从光合作用的角度对磁致生物效应机理进行了初步探讨。光生物反应器主要由反应器主体（气升管道、下降管、除气室）、在线检测与控制系统,以及磁处理、光照、热交换和供所系统组成。结果表明,采用该生物反应器在０＜Ｈ＜３２０ｋＡ／ｍ的磁场强度范围内培养钝顶螺旋藻,不仅能显著加快藻细胞生长速度,而且可提高最大细胞干重浓度。钝顶螺     

气升式生物反应器在杂交瘤细胞培养中的应用

前述研究工作基础上,设计开发了10L规模的动物细胞培养用气升式生物反应器。应用该生物反应器悬浮培养杂交瘤细胞．通过平行试验,考察了该反应器设计的合理性和可靠性。结果显示该反应器不存在限制细胞生长、代谢和产物生成的因素,而且细胞破损技彻底消除,表明该气升式生物反应器给细胞生长、代谢和产物生成提供了理想的培养环境,其设计是成功的。     

用无血清培养基在填充床生物反应生产rHuEPO

在填充床生物反应器用含５％ＦＢＳ的ＤＭＥＭ：Ｆ１２培养基培养产重组人促红细胞生成素（ｒＨｕＥＰＯ）的细胞Ｃ２８￣１０ｄ后,使用自制的无血清生产培养基（ＳＦＭ－ｐ）生产ｒＨｕＥＰＯ。ＳＦＭ－ｐ培养基既能维持细胞生长,又能生产ＥＰＯ,也便于纯化分离ｒＨｕＥＰＯ。使用填充床生物反应器培养细胞,能维持培养２０￣２５ｄ,ｒＨｕＥＰＯ表达水平达１２￣２８．４ｍｇ／Ｌ之间,反应器的产率达到７１．０ｍｇ／Ｌ／ｄ,     

德国技术产生的无泡沫发酵

联邦德国Bruswick开发一种在培养真核生物细胞的生物反应器中避免泡沫生成的发酵通气技术。这种由生物工艺研究主(GBF)设计的系统采用一束搅动的直经为2.6毫米敞口疏水聚丙烯中空膜来达到无泡沫通气的。     

用无血清培养基在填充床生物反应器生产 rHuEPO

在填充床生物反应器用含５％ＦＢＳ的ＤＭＥＭ：Ｆ１２培养基培养产重组人促红细胞生成素（ｒＨｕＥＰＯ）的细胞Ｃ_２８～１０ｄ后,使用自制的无血清生产培养基（ＳＦＭｐ）生产ｒＨｕＥＰＯ。ＳＦＭｐ培养基既能维持细胞生长,又能生产ＥＰＯ,也便于纯化分离ｒＨｕＥＰＯ。使用填充床生物反应器培养细胞,能维持培养２０～２５ｄ,ｒＨｕＥＰＯ表达水平达１２～２８.４ｍｇ／Ｌ之间,反应器的产率达到７１.０ｍｇ／Ｌ／ｄ,比滚瓶的产率增加１２～１４倍。葡萄糖最高消耗量达到２１ｇ／Ｌ／ｄ,细胞培养密度最高达到３.０×１０^７／ｍｌ以上,每次可收无血清培养上清８０～８７Ｌ。由于细胞被固定在聚酯片上,培养上清中脱落细胞很少。观察了反应器的乳酸和氨的含量,其结果表明乳酸和氨含量分别低于３.５ｇ／Ｌ和５ｍｍｏｌ／Ｌ,不影响产物的表达。经过多批培养和生长ｒＨｕＥＰＯ的结果表明,自行配制的ＳＦＭｐ培养基在该反应器能有效地维持细胞生长和生产ｒＨｕＥＰＯ。     

过滤型生物反应器

利用全纤维或陶瓷滤器进行分离代谢产物和培养微生物菌体的过滤型生物反应器研制成功。西泽等把全纤维用于菌体分离,并可反复生产乙醇。经过反复使用10次后菌体浓度达到36g/l,可反复使用25次,生产乙醇约100g/l。另据报道,长栋等采用外膜式陶瓷多孔质管和插入培养槽内的分离型反应器,松本等制作的陶瓷双重管生物反应器,分别在维持高浓度状态下生产乙醇。     

封面故事

正小鼠脑室管膜运动纤毛主要通过有规则的摆动,驱动脑脊液的流动,为神经细胞提供营养并带走有害代谢产物,对脑的发育至关重要。扫面电镜展示了正常小鼠脑室管膜细胞表面的运动纤毛形态,一撮撮如沐春风,栩栩如生(照片由中国科学院分子细胞科学卓越创新中心朱学良课题组冯迪提供)