流加培养是当前动物细胞培养中占有主流优势的培养工艺,也是近年来动物细胞大规模培养研究的热点。流加培养中的关键技术是基础培养基和流加浓缩的营养培养基。通常进行流加的时间多在指数生长后期,细胞在进入衰退期之前,添加高浓度的营养物质。可以添加一次,也可添加多次,为了追求更高的细胞密度往往需要添加一次以上,直至细胞密度不再提高;可进行脉冲式添加,也可以降低的速率缓慢进行添加,但为了尽可能的维持相对稳定的营养物质环境,后者采用较多;添加的成分比较多,凡是促细胞生长的物质均可以进行添加。流加的总体原则是维持细胞生长相对稳定的培养环境,营养成分即不过剩而产生大量的代谢副产物造成营养利用效率下降而成为无效的利用;也不缺乏导致细胞生长抑制或死亡。
3.流加工艺中的营养成分主要分为三大类:
●葡萄糖:葡萄糖是细胞的供能物质和主要的碳源物质,然而当其浓度较高是会产生大量的代谢产物乳酸,因而需要进行其浓度控制,以足够维持细胞生长而不至于产生大量的副产物的浓度为佳。
●谷氨酰胺:谷氨酰胺是细胞的供能物质和主要的氮源物质,然而当其浓度较高是会产生大量的代谢产物氨,因而也需要进行其浓度控制,以足够维持细胞生长而不至于产生大量的副产物的浓度为佳;
大规模培养中细胞凋亡主要由于营养物质的耗竭或代谢产物的堆积引起,如谷氨酰胺的耗竭是最常见的凋亡原因,而且凋亡一旦发生,补加谷氨酰胺已不能逆转凋亡。另外,动物细胞在无血清、无蛋白培养基中进行培养时,细胞变得更为脆弱,更容易发生凋亡。
●氨基酸、维生素及其他:主要包括营养必需氨基酸、营养非必需氨基酸、一些特殊的氨基酸如羟脯氨酸、羧基谷氨酸和磷酸丝氨酸;此外还包括其他营养成分如胆碱、生长刺激因子。添加的氨基酸形式多为左旋氨基酸,因而多以盐或前体的形式替代单分子氨基酸,或者添加四肽或短肽的形式。在进行添加时,不溶性氨基酸如胱氨酸、酪氨酸和色氨酸只在中性pH值部分溶解,可采用泥浆的形式进行脉冲式添加;其他的可溶性氨基酸以溶液的形式用蠕动泵进行缓慢连续流加。
4.流加式培养分为两种类型:单一补料分批式培养和反复补料分批式培养。
●单一补料分批式培养是在培养开始时投入一定量的基础培养液,培养到一定时期,开始连续补加浓缩营养物质,直到培养液体积达到生物反应器的最大操作容积,停止补加,最后将细胞培养液一次全部放出。该操作方式受到反应器操作容积的限制,培养周期只能控制在较短的时间内。
●反复补料分批式培养是在单一补料分批式操作的基础上,每个一定时间按一定比例放出一部分培养液,是培养液体积始终不超过反应器的最大操作容积,从而在理论上可以延长培养周期,直至培养效率下降,才将培养液全部放出。


