动物细胞培养反应器

动物细胞培养反映器动物细胞培养反映器动物细胞体外培养时，生物反映器是整个培养过程的核心设备，为细胞提供了一种适宜的生长环境，使之快速增殖并形成所需的生物组织制品。由于动物细胞在其形态构造、培养办法以及所需的力学环境等方面均不同于微生物细胞，因而传统的微生物反映器显然已不合用于动物细胞大规模培养，特别是组织工程的需要，促使新型生物反映器的研究与开发。

动物细胞培养反映器-分类及构造特点动物细胞培养反映器搅拌式生物反映器

搅拌式反映器靠搅拌桨提供液相搅拌的动力，它有较大的操作范畴、良好的混合性和浓度均匀性，因此在生物反映中被广泛使用。但由于动物细胞没有细胞壁的保护，因此对剪切作用十分敏感，直接的机械搅拌很容易对其造成损害，传统的用于微生物的搅拌反映器用作动物细胞的培养显然是不适宜的。因此，动物细胞培养中的搅拌式反映器都是通过改善的，涉及改善供氧方式、搅拌桨的形式及在反映器内加装辅件等。

（1）供氧方式的改善

普通状况下搅拌式反映器还常伴有鼓泡，为细胞生长提供所需氧分。由于动物细胞对鼓泡的剪胞生长提供所需氧分。由于动物细胞对鼓泡的剪切也很敏感，因此人们在供氧方式的改善上做了许多工作。

笼式供氧是搅拌式动物细胞反映器供氧方式的一种，即气泡用丝网隔开，不与细胞直接接触。反映器既能确保混合效果又有尽量小的剪切力，以满足细胞生长的规定。北野昭一报道了一种通过改善的搅拌式动物细胞反映器，整体呈梨形，搅拌置于反映器底部，在搅拌轴外装了一种锥形不锈钢丝网与搅拌轴一起转动。轴心处的鼓泡管在丝网内侧鼓泡，丝网外侧的细胞不与气泡直接接触。

（2）搅拌桨的改善

搅拌桨的形式对细胞生长的影响非常大，这方面的改善重要考虑如何减小细胞所受的剪切力。有人对搅拌桨的形式作了改善，并在反映器内加装了辅件，实验证明改善后的反映器合用于对剪切力敏感的细胞进行高密度培养。反映器采用了一种双螺旋带状搅拌桨，顶部的法兰盖上安装了3块表面挡板。每块挡板相对于径向的夹角为30°，垂直插入液面。挡板的存在减小了液面上的旋涡。这个反映器维持了较小的剪切力，实验中用于昆虫细胞的培养，最后的培养密度达成6×106个/mL，成活率在98%以上。

2、非搅拌式生物反映器

|搅拌式生物反映器用于动物细胞培养存在的最大缺点是剪切力大，容易损伤细胞，即使通过多个改善，这个问题仍很难避免。相比之下，非搅拌式反映器产生的剪切力较小，在动物细胞培养中体现出了较强的优势。

（1）填充床反映器

填充是在反映器中填充一定材质的填充物，供细胞贴壁生长。营养液通过循环灌流的方式提供，并可在循环过程中不停补充。细胞生长所需的氧分也能够在反映器外通过循环的营养液携带，因而不会有气泡伤及细胞。这类反映器剪切力小，适合细胞高密度生长。

（2）中空纤维反映器

中空纤维反映器由于剪切力小而广泛用于动物细胞的培养。这类反映器由中空纤维管构成，每根中空纤维管的内径约为200μm，壁厚为50～70μm。管壁是多孔膜，O2和CO2等小分子能够自由透过膜扩散，动物细胞贴附在中空纤维管外壁生长，能够很方便地获取氧分。

（3）气升式生物反映器

气升式生物反映器(airliftbioreactor)也是实现动物细胞高密度培养的惯用设备之一，其特点是构造简朴，操作方便；湍动温和而均匀，剪切力小；无机械运动部件，细胞损伤极低；反映器内液体循环量大，细胞和营养成分能均匀分布于培养器中。有人在气升式反映器中运用微载体培养技术，研究了Vero细胞高密度培养的工艺条件。证明气升式反映器中悬浮微载体培养Vero细胞，在加入适量保护剂、营养供应充足的状况下，细胞能够正常生长至长满微载体表面，终密度可达1.13×106个/mL。动物细胞培养反映器-产品特点动物细胞培养反映器(1)、产值不大，作用大

生物反映器产业本身很难有每年达数十亿元的产值，但其在生物技术产业链中却起着再生产和扩大再生产的作用，达上百亿元以上。有时一种新的生物反映器技术的应用和推广，就可能增进某一生物技术产品的产业化形成，提高生产能力，或减少生产成本，可节省能耗达数十亿元之巨。(2)、产品多样性现在用于生产的细胞和生物材料有微生物、动植物细胞、藻类、多个酶类等。不同细胞或酶有不同特点，因而有不同生物反映器设计规定。生物反映器种类有气升式反映器和机械搅拌反映器；常规反映器和光生物反映器；好氧和厌氧反映器；液体深层培养反映器和固体发酵反映器；根据不同机械构造划分的反映器；不同控制原理划分的反映器等。另外，生物反映的规模也可由几十毫升到上百M3不等。由此可见，很难规定几个通用产品进行大批量生产，大多数顾客根据自己的研究或生产特点，提出不同的定货规定，反映器研制厂家必需有足够的技术力量和经验进行非定型化设计，以满足顾客规定。(3)、生物过程优化与放大技术含有先进的生物过程优化和放大能力是生物反映器设计的核心技术。由于在生物反映器中所发生的反映是在分子水平的遗传特性、细胞水平的代谢调节和反映器工程水平的混和传递等多尺度（水平）上发生的。因此，如何运用生物反映器中的多参数检测技术和在线计算机控制与数据解决技术，把细胞在反映器中多个表型数据与代谢调控有关的基因构造研究关联起来，是反映器过程优化与放大的重要内容，也是现在国内外竞相发展的含有原创性的知识产权技术，对增进生物技术产业化发展含有重要意义。由此可见，提供包含以上功效并含有自主知识产权的商品化生物反映器应是我国生物反映器产业的重点之一。(4)、生物技术发展规定性能更高的生物反映器为了适应多个生物技术的实验室成果向产业化转化的需要，对生物反映器的性能规定愈来愈高，现在重要体现为：用于基因工程高密度高体现，符合GMP原则的生物反映器以及某些新技术的应用等。其中有关供氧问题，快速升温、SIP自动灭菌、CIP自动清洗、机械密封、排气解决、取样解决等问题以及培养液成分的流动注射分析（FIA）分析等都需较好解决。哺乳类动物细胞大规模培养是现在生产高附加值的糖基化活性蛋白医药产品的重要发展趋势。根据动物细胞无细胞壁，对剪切极端敏感，在细胞生长控制上，要避免细胞分化和细胞凋亡，有时还要考虑对产品糖基化质量的规定。因此反映器要含有低剪切效应，混合性能好等特点，要提供细胞形态在线观察和活细胞数量的传感技术，严格控制反映器的操作条件以及有关防污染的灌注系统、取样系统等都需要研究解决。用于细胞过程生理特性和过程传递特性研究的生物反映器研制，其中重要解决用于过程分析的多个传感器选型研制和数据解决软件包的研制。特别是近年来随着微生物基因组测序和系统生物学研究工作的进一步展开，发酵过程检测与控测已经从基于参数传感技术的反馈控制发展为以信息解决为基础的生物过程检测与分析。多个谱分析与生物反映器实验数据关联起来，提供多个表型数据含有重要意义。因而对反映器设计提出了新的规定。随着生物技术在各领域的推广应用，用于海洋藻类、微生物肥料、微生态饲料、环境污染解决等大规模细胞培养需要高强度低造价的生物反映器。特别是近年来运用生物质生产燃料乙醇等能源物质的战略布署，需要应用大型高效节能生物反映器减少生产成本。动物细胞培养反映器(5)、产品型号更新换代与部件技术研究

生物反映器是多专业技术发展的综合体，由于反映器零部件技术的进步，必须及时更新产品设计，为顾客提供性能更加好且价格合理的反映器产品。这些零部件技术涉及计算机软硬件技术、多个传感技术、反映器流型设计，新机械构造和材料等等。另外，随着信息解决技术的发展，如何实现大批量数据解决、贮存与通信，把生物信息学与过程信息结合起来实现复杂生物系统的分析与控制，也以软件包的形式逐步从实验室研究走向商品化。(6)、产品生产的原则化、规范化作为商品化妆置的市场化，建立生物反映器生产原则，实施IS09001管理是发展生物反映器产业的重要内容，只有这样才干提供合符顾客规定及质量稳定的产品。重要内容有：产品装置成套加工的工艺技术路线的拟定与质量控制研究。在生物反映器制造过程中，如材料、焊接、表面解决、零部件机加工、外购件、易耗品…、直到安装流程工艺、器材仓库管理…等都要严格实施质量检查；原材料、半成品、成品原则等确实立与实施。如有关传感器及某些如空气过滤器、阀件、质量流量计等核心部件的测试原则的建立与研究，整机性能测试原则的建立与研究；产品质量过程控制程序确实立与实施等；整机性能测试原则的建立与研究。(7)、高品质的售后技术支持由于生物反映器中的反映是在基因、细胞和反映器工程水平上多尺度发生的，因而真正运用生物反映器实现过程优化是有难度的，从理论到实践的提高，并进一步在生物技术产品生产中发挥作用，需要有一种过程，应当把售前宣传和售后服务等与整体应用技术提高结合起来才干获得好的效果。动物细胞培养反映器-技术研发动物细胞构造图动物细胞（杂交瘤细胞、CHO细胞、昆虫细胞等）大规模培养技术及其生物反映器工程可广泛应用于抗体、基因重组蛋白质药品、病毒疫苗等生物技术产品的研究开发和工业化生产，华东理工大学生物反映器工程国家重点实验室在动物细胞大规模培养技术及其生物反映器工程研究和开发应用方面，长久以来得到国家重大科技攻关计划、863计划等的大力支持，拥有一支精干的研究开发团体和一系列当代化设备仪器，建立了由无血清悬浮培养技术、培养过程及生物反映器设计放大与强化技术、大规模高密度流加和持续灌注培养技术、培养过程计算机实时监测与控制技术、病毒类产品大规模高效生产技术等核心技术构成的大规模动物细胞培养技术及其生物反映器工程平台。

1、动物细胞无血清悬浮培养技术研制开发了多个适合于杂交瘤细胞、rCHO细胞、昆虫细胞大规模悬浮培养过程的无血清/无蛋白培养基构成，成分明确，且细胞生长和产物体现水平与有血清培养基相称，成本比国外同类产品减少30%以上，其技术特点在于不仅能增进细胞生长、避免细胞损伤，并且还能支持细胞在大规模生物反映器中实现高密度培养，并有助于泡沫控制。2、动物细胞培养过程及生物反映器设计放大与强化技术与几何放大、因次放大等经验放大办法不同的是，本平台所拥有的动物细胞培养过程及生物反映器放大与强化技术是根据动物细胞大规模高密度培养过程的特点，在气液传质和流体力学等理论的指导下，在认识细胞与流体剪切力、细胞与气泡互相作用机理的基础上，其核心是采用机械搅拌和直接通气鼓泡强化气液传质能力和流体混合条件，以使培养过程和生物反映器能支持108cell/ml以上细胞密度生长的能力，同时能有效消除流体剪切和气泡对细胞的损伤与破损作用，实现放大过程中强化供氧混合与避免细胞破损的统一，使大规模细胞培养过程及其生物反映器能够重复实验规模的实验成果，从而为动物细胞体现产品的工业化生产提供广阔的放大与强化空间。同时，本平台也已含有100升以上规模高密度动物细胞培养过程及其各类生物反映器系统的研究设计和开发能力。3、动物细胞大规模高密度流加和持续灌注培养技术与已往持续流加和灌注培养技术不同的是，本平台所建立的动物细胞高密度持续流加和灌注培养技术的特点是通过调控细胞的生理状态和代谢网络，设计优化的培养基营养构成和流加、灌注技术，从而提高营养物代谢和能量运用率，减少有毒副产物生成，有效解决营养物耗竭和有毒副产物积累的矛盾，这样可在相似培养基流加或灌注速率的条件下细胞密度可比现有流加或灌注培养技术提高四至五倍，上清夜中目的产物浓度可比传统批式（Batch）培养提高六至十倍以上，生产过程产率和生物反映器生产能力则可同时提高数十倍，从而明显提高细胞培养过程的经济性，彻底变化传统灌注培养方式只提高产量不提高经济性的缺点。动物细胞培养反映器4、病毒类产品大规模高效生产技术

在病毒类产品工业化生产过程开发方面，现已建立起集生物反映器、微载体和动物细胞（Vero、BHK等）大规模培养技术为一体的人畜用病毒疫苗工业化生产技术，和以293细胞无血清悬浮培养技术为核心的病毒载体高效生产技术，不仅为病毒类产品的工业化生产解决了规模问题，彻底变化了传统手工式和经验式的滚瓶生产方式，并且通过研究和优化细胞生理状态与病毒感染复制的关系，明显提高工业化生产过程的经济性。在50L生物反映器中批式培养上述细胞，其密度可达3×106cells/mL以上，灌注培养细胞密度可达1×107cells/mL以上，病毒滴度比传统滚瓶工艺提高2至3个单位（相称于浓度单位2至3个数量级）。现在已能结合具体病毒类产品进行工业化生产过程的开发和优化。5、培养过程计算机实时监测与控制技术传统动物细胞培养过程及其生物反映器能够进行实时监测和控制的参数只有温度、搅拌转速、溶解氧浓度（DO）和pH值等物理环境参数，而与细胞生理状态和代谢活性有关的生理生化参数却一概不能进行实时检测和控制，与此不同的是本平台所建立的计算机实时监测与控制技术，是运用OUR（细胞耗氧速率）与细胞生长动力学、代谢动力学参数间的关系，通过计算机在线检测培养过程中OUR的变化，以监测和控制培养过程中的细胞密度、细胞代谢活性、细胞生长速率、营养物代谢途径和目的产物体现等生理生化核心参数，从而为动物细胞工业化培养过程的自动在线监测和控制奠定了基础。动物细胞培养反映器-现状动物细胞培养反映器中国生物反映器的研究始终受到国家有关部门的重视，在国家攻关“七五”、“八五”期间先后立题，并集中国内有关单位攻关，解决了在生物反映器研制中的几个核心技术问题，并形成了早期产品。但由于计划经济时代国家攻关计划与产品开发脱节，再由于当时国内配套基础差，以及多个体制和观念上的问题，严重影响产品质量，故长久来未能在我国形成规模化的产业。中国商品化生物反映器的市场相称大的一部分被几家国外公司占领。重要有德国B.Braun、美国NBS、瑞士BioEngineering、日本丸菱以及韩国等，占据了中国市场的70%左右以上。

近年来，国内有关生物反映器产业发展较快，有关产品生产的公司公司已达十多家，在这些公司的努力下，一改正去基本由国外产品统治国内市场的局面，特别在低端产品上已基本由国内控制。但是这些公司大都重要从事中低档产品生产，公司技术力量以仿制为主，着重于以减少生产成本为目的的零部件替代研究，即使产品的原则有所下降，但也能满足普通顾客的需要，特别对生物技术产业刚起步的或优化放大规定不高的公司或教学单位，低价的产品己能够适应他们的规定。但是对某些性能规定高的商品化生物反映器，如SIP自动灭菌与CIP清洗的全自动生物反映器、生物反映器的自动取样与分析系统等，某些重要器件如耐高温灭菌的隔阂阀的抗疲劳、抗澎胀性以及器件加工工艺与原则都有差距，特别是某些符合GMP规定的高端生物技术产品所需的装备或成套设备重要还是由国外公司提供。由于这些国内公司缺少生物过程技术的研究力量以及工艺、工程、装备一体化的研究体系，因而不能随着生物技术发展有同时生物反映器的开发能力，例如对于大规模动物细胞生物反映器，至今国内还没有符合规定的定型产品推出。另外，对与生物技术深度结合的高度自动化的实验室装置缺少试制能力，因而只能是简朴的外型仿制和跟踪，缺少创新的自主知识产权产品。由此可见，面临着生物技术的进一步发展，如何解决提高生产能力为目的的行业技术改造，以及加入WTO后和国外高档产品的市场竞争，我们必须大力开发含有自主知识产权的性能优越的反映器技术并商品化，以适应推动生物技术产业化的进一步发展需要。动物细胞培养反映器-发展趋势动物细胞培养反映器1、以代谢流分析为核心的生物反映器

长久来发酵过程优化与放大所根据的基本思想和办法是采用典型动力学为基础的最佳工艺控制点为根据的静态操作办法，实质上这只是化学工程宏观动力学概念在发酵工程上的延伸。例如，用氨水调节pH时，关心的是最佳pH值，却不注意氨水加量的动态变化及其与其它参数的关系。在溶解氧浓度（DO）测量与控制时，关心的是最佳DO值或临界值，不注意细胞代谢时的耗氧率。显而易见，用在以活细胞代谢为主体的发酵过程就有很大的局限性，应当重视细胞代谢流的存在。随着过程传感技术和计算机技术的发展，国家生化工程技术研究中心（上海）设计了一种用于生物过程多尺度研究的新概念发酵装置（已由上海国强生化工程装备有限公司组织生产，定型为FUS-50L（A）），该装置以生物反映器中物料流检测的观点，含有十四个以上在线参数检测或控制，并集中力量开发了一种适应多个反映器特点，融合多个过程理论和控制理论，便于发酵过程工艺分析和优化操作的软件包。在鸟苷发酵过程中，从反映器测量参数上发现了细胞代谢流迁移，由此实现了过程优化[]。该产品先后成功地在青霉素、红霉素、饲料金霉素、链霉素、黄霉素、泰乐霉素、棒酸、鸟苷、肌苷、基因工程白蛋白、基因工程疟疾疫苗、基因工程植酸酶、胰岛素原（PIP）、基因工程必特螺旋霉素等多个产品上发酵优化应用获得了大幅提高发酵单位能力，其优化成果普通可由几十升发酵罐直接放大到上百立方的工业生产发酵罐。2、动物细胞大规模培养生物反映器研制

由于细菌等原核细胞体现系统在转录及修饰方面的缺点，许多重要价值的蛋白质，特别是基因工程药品、疫苗、抗体等糖基化的需要，使哺乳类动物细胞体现系统成了一种更适宜的工具，因此，哺乳类动物细胞体现系统引发了大家重视。以哺乳动物大规模培养技术为基础的生物制药产业在美国等西方国家得到了快速发展，数十种产品已进入市场，获得了巨大的经济和社会效益。国外用于生产的动物细胞生物反映器已趋于大型化（最大到吨级规模）、多参数与高度自动化的计算机控制系统、以及适应动物细胞对大型环境因子高敏感性的反映器精巧设计制造，并形成商品化供应顾客。中国自“七五”至“八五”攻关期间立题开展有关动物细胞生物反映器研究，获得了较大进展，但哺乳类细胞培养技术规定高，技术壁垒大，有关公司在未能掌握核心技术的状况下，单凭模拟很难开展工作。抗体等其它细胞体现产品，装药量大，中国科研单位已经掌握的早期生物药开发技术很难应用到新型药品生产工艺上，需要重新探索；由于细胞株等上游配套技术的落后、反映器研制技术的差距、以及有关缺少生化工程的研究等因素，因而缺少必要的条件去掌握高体现细胞株构建和大规模细胞培养技术，难以突破技术瓶颈，中国有关动物细胞生物反映器产业仍近乎空白。3、带pH测量与补料控制的摇床──摇床应用技术的发展20世纪三十年代摇床问世以来，摇床就作为生物反映过程中必备的一种专用设备，用于微生物、动植物细胞菌种筛选、种子扩大培养等。由于摇床设备的特点，不能实时测量培养过程中的有关参数以及过程补料控制，因此长久以来始终以摇床的放瓶成果作为实验数据。当用来作为诸如菌种生理特性变化、培养基成分的作用以及温度、pH等环境条件变化等研究的根据时,事实上是一种缺少过程研究的静态分析办法。这种办法的局限性是很显然的，例如以这种办法作为菌种选育后技术时，传统摇瓶筛选办法往往缺少补料或供氧局限性，并不一定处在代谢流分派最合理的状态，由此将出现严重的高产菌株漏筛现象。因此，国内外有关公司己注意开发带pH测量的摇床，并形成产品。4、生物反映器中试系统设计对于生产量大的传统生物技术产品，为了对已经通过前期研究（实验室研究和市场分析）的产品进行过程优化研究，在中试规模上达成高生产水平或质量，并进而为车间生产提供工艺放大根据和设备设计根据，必要时还可进行小批量生产，提供应用实验样品、或供市场销售的部分产品。为此，近年来许多有关发酵产品生产的公司迫切需要建立一种多功效的中试发酵车间。5、大型生物反映器设计与制造技术研究几十年来随着发酵工业的快速发展，发酵工程趋向设备大型化、高效和自动化。以传统生物技术产品来说，某些氨基酸、抗生素或发酵轻化工产品都在几十到几百M3以上发展，某些原来是小规模发酵罐的老厂搬迁新厂区，发酵罐的规模也普遍规定放大。基因工程产品普通附加值高，不需要大型生物反映器，但近年来随着基因工程酶生产技术的发展，如基因工程植酸酶的研究成功，又由于饲料添加剂的需求量大，用于基因工程高密度高体现的大型生物反映器研制已势在必行。特别是此后随着矿物质能源的耗竭，运用生物质生产燃料乙醇等已提到重要战略议事日程，高效节能的大型发酵装置的应用是减少生产成本的不可缺少的核心技术，如美国、巴西等国家已达M3以上发酵装置。情感语录1.爱情适宜就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力2.时间会把最对的的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自己3.女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪阐明你很无用4.总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕5.最美的感动是我觉得人去楼空的时候你仍然在6.我莫名其妙的地笑了，原来只由于想到了你7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾8.其实你不懂得，如果能够，我乐意把整颗心都刻满你的名字9.女人谁不乐意青春永驻，但我乐意用来换一种疼我的你10.我们和好吧，我想和你拌嘴吵架，想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了11.如此情深，却难以启齿。其实你若真爱一种人，内心酸涩，反而会说不出话来12.生命中有某些人与我们擦肩了，