四、固定化培养(immobilization culture):是将动物细胞与水不溶性载体结合起来,再进行培养。上述两大类细胞都适用,具有细胞生长密度高,抗剪切力和抗污染能力强等优点,细胞易于产物分开,有利于产物分离纯化。制备方法很多,包括吸附法、共价贴附法、离子/共价交联法、包埋法、微囊法等。
1.吸附法:用固体吸附剂将细胞吸附在其表面而使细胞固定化的方法称为吸附法(adhesion)。操作操简便、条件温和、是动物细胞固定化中最早研究使用的方法。缺点是:载体的负荷能力低,细胞易脱落。微载体培养和中空纤维培养是该方法的代表,稍后专门介绍。
2.共价贴附法:利用共价键将动物细胞与固相载体结合的固定化方法称为共价贴附法(attachment by covalent bonding)。此法可减少细胞的泄漏,但须引入化学试剂,对细胞活性有影响,且因贴附而导致扩散限制小,细胞得不到保护。
3. 离子/共价交联法:双功能试剂处理细胞悬浮液,会在细胞间形成桥而絮结产生交交联作用,此固定化细胞方法称为离子/共价交联法(cross-linking by covalent bonding)。交联试剂会使一些细胞死亡,也会产生扩散限制。
4.包埋法:将细胞包埋在多孔载体内部制成固定化细胞的方法称为包埋法(entrapment)。优点是:步骤简便、条件温和、负荷量大、细胞泄漏少,抗机械剪切。缺点是:扩散限制,并非所有细胞都处于最佳基质浓度,且大分子基质不能渗透到高聚物网络内部。一般适用于非贴壁依赖型细胞的固定化,常用载体为多孔凝胶,如琼脂糖凝胶、海藻酸钙凝胶和血纤维蛋白。
5.微囊法(microencapsulation):是用一层亲水的半透膜将细胞包围在珠状的微囊里,细胞不能逸出,但小分子物质及营养物质可自由出入半透膜;囊内是种微小培养环境,与液体培养相似,能保护细胞少受损伤,故细胞生长好、密度高。微囊直径控制在200-400μm为宜。制备中应注意:
●温和、快速、不损伤细胞,尽量在液体和生理条件下操作;
●所用试剂和膜材料对细胞无毒害;
●膜的孔径可控制,必须使营养物和代谢物自由通过;
●膜应有足够机械强度抵抗培养中搅拌。
五、抗凋亡策略在细胞大规模培养中的应用
生物反应器动物细胞大规模生产过程中,细胞凋亡在细胞死亡中占主要部分。最近研究显示在大规模培养生物反应器中细胞的死亡中80%是凋亡所导致,而不是以前所认为的坏死。而在大规模细胞培养中,细胞死亡是维持细胞高活性和高密度的最大障碍。理论上讲,防止或延长细胞死亡,可以极大提高生物反应器生产重组蛋白的产量。


