3. 存在问题
(1) 固定化细胞培养的细胞密度较一般悬浮培养高10～100 倍, 但同时也带来了如何保证足够的营养物质和氧的传递问题。
(2) 细胞群体在大规模、长时间培养过程中分泌产物能力的丢失或产物活性的降低依然是细胞培养领域深感棘手的问题 。包埋在凝胶或微囊中死亡的细胞会对其他细胞产生污染和毒害作用。
(3) 培养基及固定化基质价格昂贵, 生产成本高居不下。尤其是高效的微载体细胞培养介质, 销售价格一直呈上涨趋势。
(4) 目前对细胞代谢和生长动力学的研究以及在线监测水平还远不足以设计出确定的优化培养系统, 从而导致昂贵培养基的浪费。
4. 固定化动物细胞培养的展望
固定化动物细胞培养工程发展的总方向是大型化、自动化、精巧化、低成本、高细胞密度、高目的产品产量。从国际上的发展趋势看, 动物细胞培养技术主要有: (1) 开发细胞培养反应器和培养系统; (2) 开发培养贴壁细胞的载体; (3) 开发微囊技术; (4) 开发杂交、重组技术; (5) 开发无血清和化学合成的培养基; (6) 蛋白质浓缩和提纯技术。
二．动物细胞的灌注养方法
动物细胞培养同传统的微生物细胞培养相比, 动物细胞培养存在着细胞倍增时间长、代谢途径复杂、对营养的要求高、对外界环境如温度、pH、溶氧、渗透压、剪切力的敏感性强、细胞状态容易改变等问题, 大大增加了动物细胞培养的难度。如何完善细胞培养技术, 提高动物细胞大规模培养的产率, 一直是国内外研究的热点之一。
1 灌注培养
常用的动物细胞培养方法有分批培养、补料分批培养、连续培养, 但产率一直不高。直到六十年代, 灌注培养技术的出现, 为动物细胞高密度大规模培养开辟了广阔的前景。在随后的三十年中, 灌注培养技术得到了迅速地发展, 已成为动物细胞大规模培养的主要方法。
在灌注培养中, 细胞保留在反应器系统中, 收获培养液的同时不断地加入新鲜的培养基。灌注培养的主要优点是连续灌注的培养基可以提供充分的营养成分, 并可带走代谢产物, 同时, 细胞保留在反应器系统中,可以达到很高的细胞密度。同其他方法相比,灌注培养的产率可以提高一个数量级, 并可大大降低劳动力消耗。
灌注培养主要可分为两大类: 悬浮灌注培养和床层培养(图1)。悬浮灌注培养是在普通悬浮培养的基础上, 加上一个细胞分离器而成, 以微载体悬浮培养加旋转过滤分离器最为常见。床层培养则把细胞直接保留于床层, 不需要细胞分离器, 其中堆积床和大孔载体培养的应用较广。
2 灌注培养方法
在灌注培养前, 对动物细胞的生长和生理特性进行充分的考察, 是十分必要的, 能为灌注培养提供有益的参考。以比生长速率为例, 大量实验表明, 细胞的比生长速率降低时, 产物的比生长速率提高，有人控制细胞的比生长速率为最大比生长速率的60%抗体生长速率增加了97%。 灌注培养可以从两个方面入手, 一是改变动物细胞的培养环境, 实行阶段培养; 二是进行代谢调控。
2. 1 阶段培养
一般认为, 动物细胞的培养条件应尽量模拟来源动物体内的条件, 而且在培养中通常保持不变。而实际上, 每种细胞的最适生长条件和最适产物生成条件是不同的。阶段法培养就是根据这一点, 把培养过程分为细胞生长期和产物生成期, 分别采取不同的培养条件, 以达到在细胞生长期使接种细胞大量繁殖, 提高比生长速率, 尽快获得高密度细胞; 在产物生成期保持细的高密度, 维持存活率, 降低细胞死亡速率, 持续获得高产率蛋白的目的。当产物蛋白对细胞有抑制时, 阶段培养尤见优势。具体说来, 可以用以下方法。
