三 . 动物细胞无血清培养技术
动物细胞无血清培养是生物科学领域中的重要研究课题之一。由于无血清培养基可以是完全采用已知分子结构和构型组分的低蛋白或无蛋白培养基。因而它不仅为研究和阐明细胞生长、增殖和分化的调节机制提供了有力的工具，而且为现代生物技术，尤其是细胞工程的应用准备了更好的条件。下面就动物细胞无血清培养基及其应用现状做一概述。
1 动物细胞培养基的发展过程：
（1）天然培养基阶段
（2）合成培养基阶段
（3）无血清培养阶段
2 动物细胞培养中血清的作用和可能引发的问题
作用：
（1）提供有利于细胞生长增殖所需的激素、生长因子或提供合成培养基所缺乏的营养物质。（2）提供可识别金属、激素、维生素和脂质的结合蛋白，并通过与上述物质的结合而起到稳定和调节上述物质的作用。此外结合蛋白还可消除某些毒素和金属对细胞的毒性作用。（3）提供贴壁细胞固着于适当的附着面所需的贴壁因子和扩展因子。（4）提供蛋白酶抑制剂，使细胞免受蛋白酶的损伤。（5）提供 PH 缓冲物质，调节培养基PH。（6）影响培养系统中的某些物理特性如：剪切力、黏度、渗透压和气体传递速度等。
可能引发的问题：
（1）在一些基础研究中，往往影响实验结果。
（2）血清中含有某些不利于细胞生长的毒性物质或抑制 物质，对某些细胞的体外培养有去分化作用。
（3）血清中大量成分复杂的蛋白质给疫苗、细胞因子、单克隆抗体等细胞产品的分离纯化带来很大困难。
3 无血清培养基的组成及其主要补充成分
（1）激素和生长因子
（2）结合蛋白
（3）贴壁因子和扩展因子
（4）低分子量营养因子
4 .无血清培养基的优缺点及其应用
优点：
（1）可避免血清批次间的质量变动，提高细胞培养和实验结果的重复性。
（2）避免血清对细胞的毒性作用和血清源性污染。
（3）避免血清组分对实验研究的影响。
（4）有利于体外培养细胞的分化。
（5）可提高产品的表达水平并使细胞产品易于纯化。
已应用的领域有：
（1）研究细胞的分化条件
（2）用于激素、生长因子和药物等与细胞相互作用的研究
（3）用于从多种细胞混杂的培养基中选择目的细胞
（4）肿瘤病理学和病因学的研究
（5）用于生产疫苗、单克隆抗体和生物活性蛋白等生物制品
缺点：组要表现为细胞的适用范围窄，细胞在无血清培养基中易受某些机械因素和化学因素的影响，培养基的保存和应用不如传统的合成培养基方便。
四. 动物细胞培养生物反应器
细胞培养生物反应器是整个过程的关键设备,它要为细胞提供适宜的生长环境并决定着细胞培养的质量和产量。按照动物细胞的生长要求, 具备低的剪切效应、较好的传递效果和流体力学性质是这类反应器设计或改进所必须遵循的原则。
1 搅拌式生物反应器
搅拌式反应器靠搅拌桨提供液相搅拌的动力,它有较大的操作范围、良好的混合性和浓度均匀性, 因此在生物反应中被广泛使用。但由于动物细胞没有细胞壁的保护, 因此对剪切作用十分敏感,直接的机械搅拌很容易对其造成损害, 传统的用于微生物的搅拌反应器用作动物细胞的培养显然是不合适的。所以, 动物细胞培养中的搅拌式反应器都是经过改进的, 包括改进供氧方式、搅拌桨的形式及在反应器内加装辅件等。
1. 1 供氧方式的改进
一般情况下, 搅拌式反应器还常伴有鼓泡, 为细胞生长提供所需氧分。由于动物细胞对鼓泡的剪胞生长提供所需氧分。由于动物细胞对鼓泡的剪切也很敏感, 所以人们在供氧方式的改进上做了许多工作。
笼式供氧是搅拌式动物细胞反应器供氧方式的一种, 即气泡用丝网隔开, 不与细胞直接接触。反应器既能保证混合效果又有尽可能小的剪切力, 以满足细胞生长的要求。北野昭一报道了一个经过改进的搅拌式动物细胞反应器, 整体呈梨形, 搅拌置于反应器底部, 在搅拌轴外装了一个锥形不锈钢丝网与搅拌轴一起转动。轴心处的鼓泡管在丝网内侧鼓泡, 丝网外侧的细胞不与气泡直接接触。
1. 2 搅拌桨的改进
搅拌桨的形式对细胞生长的影响非常大, 这方面的改进主要考虑如何减小细胞所受的剪切力。有人对搅拌桨的形式作了改进, 并在反应器内加装了辅件, 实验证明改进后的反应器适用于对剪切力敏感的细胞进行高密度培养。反应器采用了一个双螺旋带状搅拌桨, 顶部的法兰盖上安装了3 块表面挡板。每块挡板相对于径向的夹角为30°, 垂直插入液面。挡板的存在减小了液面上的旋涡。这个反应器维持了较小的剪切力, 实验中用于昆虫细胞的培养, 最终的培养密度达到6 ×106 个/ mL , 成活率在98 %以上。
