微載體培養(yǎng)技術(micro-carrier culture technique)于1967年被用于動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)。經過三十余年的發(fā)展,該技術日趨完善和成熟,廣泛應用于生產疫苗、基因工程產品等。微載體培養(yǎng)是目前公認最具發(fā)展前途的一種動物細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術,其兼具懸浮培養(yǎng)和貼壁培養(yǎng)的優(yōu)點,且容易放大。該技術已廣泛用于培養(yǎng)各類型細胞,如293細胞、成肌細胞、Vero細胞、CHO細胞。
一、 微載體
微載體是指直徑60-250 μm,能適用于貼壁細胞生長的微珠。一般是由天然葡聚糖或者各種合成的聚合物組成。常用商品化微載體有三種:Cytodex1、2、3,Cytopore和Cytoline。
二、微載體培養(yǎng)原理與操作
其原理是將對細胞無害的微載體顆粒加入培養(yǎng)容器的培養(yǎng)液中,作為載體,使細胞在微載體表面附著生長,同時通過持續(xù)攪動使微載體始終保持懸浮狀態(tài)。
貼壁依賴性細胞在微載體表面上的增殖,要經歷黏附貼壁、生長和擴增三個階段。細胞只有貼附在固體基質表面才能增殖,因此細胞在微載體表面的貼附是進一步鋪展和生長的關鍵。細胞主要通過靜電引力和范德華力與微載體黏附,這取決于細胞與微載體的接觸概率和相融性。
由于動物細胞無細胞壁,對剪切力敏感,因此微載體培養(yǎng)在操作中對攪拌轉速及攪拌方式的要求都十分嚴格。微載體培養(yǎng)要求攪拌的速度非常慢,最大速度75 r/min。細胞微載體培養(yǎng)通常分為三個時期:貼壁期,過渡期和培養(yǎng)期。貼壁期和過渡期可以使用超低速細胞磁力攪拌系統(tǒng)進行培養(yǎng),該系統(tǒng)具有超低的攪拌速度,剪切力小且能在低速下充分混勻細胞。
三、微載體培養(yǎng)的優(yōu)勢
產業(yè)化細胞培養(yǎng)首先需要提供足夠大的細胞生長面積,使培養(yǎng)容器單位容積所提供的細胞生長面積有所增加,從而提高疫苗和生化制劑的產量;其次需要加強和改善細胞培養(yǎng)的環(huán)境,有利于細胞生長;第三,細胞的均一化程度要高,在一個大發(fā)酵罐內培養(yǎng)細胞,生長環(huán)境需一致。要滿足以上三點要求,常規(guī)的培養(yǎng)瓶靜態(tài)培養(yǎng),甚至是轉瓶都很難滿足,而微載體培養(yǎng)技術則能很好的解決這些問題。
總結
綜上所述,微載體的優(yōu)勢可以歸納為以下幾點:表面積/體積大,單位體積培養(yǎng)液的細胞產率高;把懸浮細胞和貼壁細胞培養(yǎng)融合在一起,兼有兩者的優(yōu)點;可用簡單的顯微鏡觀察細胞在微珠表面的生長情況;簡化細胞生長過程中對各種環(huán)境因素的檢測和控制,重現(xiàn)性好;培養(yǎng)基利用率較高;放大容易;細胞收獲過程不復雜;勞動強度小;培養(yǎng)系統(tǒng)占地面積和空間小等。
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