知识拓展:搅拌式动物细胞反应器研究应用与发展

随着动物细胞表达的治疗型重组蛋白的应用越来越广，动物细胞大规模培养技术备受关注，其中，机械搅拌式动物细胞生物反应器得到了广泛应用。本文对搅拌式动物细胞培养罐的结构功能进行了系统性的介绍，总结了其特性及国内外的研究现状与应用，最后指出其研发尚存在的问题及对未来的展望。

文章来自：骆海燕《搅拌式动物细胞反应器研究应用与发展 》

动物细胞大规模培养技术也越来越受到人们的青睐，而作为动物细胞大规模培养中不可代替的主要设备：生物反应器，在生物制品的生产中也起到了越来越重要的作用，它能够有效增加细胞单位体积的培养密度，从而为动物细胞的大规模生产奠定坚实的基础。 

动物细胞培养反应器种类多样，常规应用较多 的有机械搅拌式 、激流式 、气升式、一次性袋 式 、笼式通气搅拌和固定床式等，其中，搅拌式动物细胞反应器研究较为成熟，其操作与微生物发酵罐相似，工艺操作简单易行，成为生物制品生产的主流趋势。

搅拌式动物细胞反应器通常由罐体、搅拌器、管路、阀门、泵及电动机组成，由电动机带动搅拌桨叶混合培养液，通过搅拌器的作用使细胞和养分在培养液中均匀分布，并且在罐体安装的不同传感器，用以在线持续检测培养液的ｐＨ、温度、溶氧（ＤＯ）等重要参数，以维持细胞生存环境的稳定性。小罐通常采用硅硼酸盐玻璃制作，用于实验室研究使用；大罐采用不锈钢材质，用于大规模生产

优点在于工艺简单、操作灵活，并且对于不同的贴壁细胞系或悬浮细胞系都能有良好的适用性；其培养工艺容易放大，可以为细胞生长和增殖提供均质的环境；产品质量稳定，非常适合于工厂化生产生物制品；管路布置较为简单，提供较好的无菌条件，细胞生长过程中不易污染。

罐体外壁或法兰盘安装温度、ｐＨ、ＤＯ、液位和消泡等传感器，在线连续监测和调整细胞生长过程，对于不锈钢型细胞罐，还配置灯镜、视镜、取样阀和放料阀等。罐体内部主要由挡板、搅拌桨、气体分布器和挡板组成，这３ 个部件与培养罐内物料混合传质密切相关。

  不同细胞培养罐的搅拌器有不同的选择，如篮式、笼式、双层推进式、旋转滤器结合推进式及象耳式等

传统的气体分布器包括３ 种类型：钻孔L 型、金属烧结微泡型、气体分布器。钻孔环型分布器在中小规模发酵罐中常常使用，在动物细胞罐中同样适用，在适量通气速度下，曝气溶氧效果可观，目前国内外多家公司都选择使用钻孔环型气体分布器。

支架管路系统复杂，集成蒸汽灭菌管路、控温管路、通气管路、取样管路、补料管路和放料管路，对于实验室台式玻璃罐，管路选配医药卫生级硅胶软管，设计无菌管路连接口方便实验操作。

动物细胞培养罐的控制器，采集系统运行时的各种状态参数，如转速、ｐＨ、温度和溶氧，如果设备自动化程度高，只需要手动操作控制器就可在位灭菌和在位清洗。

1、在兽用疫苗生产中的应用

2、在单克隆抗体生产中的应用

3、在其他重组生物制品生产中的应用

1、美国（ＮＢＳ）公司是世界著名的生物反应器制造公司，在动物细胞培养罐销售制造方面也是领头羊角色。

2、德国的默克密理博公司研发的一次性无菌塑料袋，主要用于工业生产，采用一次性袋式细胞培养罐时，免去了复杂的灭菌和清洗步骤。

3、荷兰Ａｐｐｌｉｋｏｎ 公司是全球生物反应器最顶尖的品牌生产商之一。

国内研究者主要研究方向在大肠杆菌、枯草芽胞杆菌和毕赤酵母等微生物表达载体上，但随着国外单克隆抗体等癌症生物药市场效益越来越高及国内生物制药产业的不断发展国内的研究者才开始重视动物细胞表达载体。多数企业模仿学习国外引进的动物细胞培养罐技术，也形成一些商品化的细胞罐供应公司，但是设备的自动化控制等技术水平还需要大幅度提高。

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