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摘 要:探析大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品的方法进行分析,主要包含空心纤维法、微囊法及微载体法,且结合大规模动物细胞培养技术的应用特点,提出大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品中应用的工艺选择方式,以期能够真正发挥大规模动物细胞培养技术的应用优势,为现代兽用生物制品的运用与发展奠定良好基础。
关键词:大规模动物细胞培养技术;兽用生物制品
中图分类号:Q813.1+1 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)18-0333-02
随着现代医学的快速发展,大规模动物细胞培养技术逐渐在医学研究、生物学研究中得到推广应用,在各类大规模生产中得到推广应用。当前大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品制作方面应用的价值较高,但是由于受到传统工艺技术的影响,总体的应用效果还会受到较大影响。动物细胞培养技术在兽用生物制品运用中的应用,能够提升培养的技术水平,优化细胞培养的环境,且有助于转变细胞培养的特性,对现代兽用生物制品产业技术的发展能够产生重要影响。文章将结合当前兽用生物制品的研究现状进行分析,希望能够对相关研究活动带来一定借鉴价值。
1 大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品中应用的方法
动物细胞大规模培养技术是建立在贴壁培养与悬浮培养的基础上,将早期流式细胞培养技术融入其中,充分发挥生物技术应用的价值。纵观当前大规模动物细胞培养技术的应用现状,其技术具体包含空心纤维法、微囊法以及微载体法。
1.1 空心纤维法
空心纤维法最初所应用的纤维为醋酸纤维素与硝酸纤维素组合而成,作为具有透过性特点的滤膜,其外径约在1/3~3/4mm之间,表面存在诸多海绵孔结构,水分、气体以及营养物质等能够从此经过,且贴附其上进行生长。培养期间培养系统主要是由3~6层空心纤维构成[1]。大规模动物细胞培养期间,可以将其种在空心纤维外腔。在培养一段时间之后,细胞能够达到一定的密度,细胞不会继续增长,但是能够持续进行分泌,保证其蛋白质与各类生物物质的需求。这种动物细胞培养的方式比较简单,在分离细胞、纯化细胞分泌物中应用的价值均相对较高,在生产技术与单抗期间能够得到推广应用。
1.2 微囊法
微囊细胞培养为美国Damon Biotech公司所提出,是一种相对比较理想的大规模动物细胞培养方式,其技术应用原理即为在大规模动物细胞培养期间,首先将需要培养的动物细胞悬浮在海藻酸钠溶液中,而后将其通过成滴装置逐步置入到CaCl2溶液中[2]。海藻酸钠在融入CaCl2溶液后便能够成为半透膜微囊,进而使细胞封闭其中,将具有细胞的微囊悬浮在培养液中,通过营养物质半透膜进入到微囊中为细胞提供养分,细胞的代謝产物也能够通过半透膜排出,细胞分泌的大分子物质则能够被阻拦,进而使诸多的物质聚集在囊中。在培养一段时间之后,细胞中密度达到107/ml,则分离收集微囊,最后破开微囊便能够得到诸多高度纯化的大分子产物。
1.3 微载体法
微载体培养法主要是由天然的葡聚糖、纤维素或胶原等物质制作成为固体小球,其直径在60~250μm之间,其原理在于能够将细胞无害的微载体融入到培养液中[3]。微载体法的应用,能够使细胞贴着微载体表面生长,单位体积内所能够培养的效果相对较高,细胞产率相对较高,且能够将悬浮培养与贴壁融合为一体,更加适合于动物的大规模细胞培养。同时,微载体法的应用方式比较简单,获取方式便捷,大规模生产的实现条件较好,是一种相对比较理想的培养方式,但是应用期间对载体的要求相对较高。
2 大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品中应用的工艺选择
大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品中的应用,可以通过批次培养、流加培养以及灌注培养的方式展开,合理选择工艺技术能够提升细胞培养的有效性。
2.1 批次培养
批次培养为常见的大规模动物细胞培养方式,主要是借助机械搅拌式生物反应器展开工作,将细胞扩大培养之后,与培养基一同融入到生物反应器中进行培养[4]。实际培养过程中不但能够调节pH值与溶氧,且能够保持其成分不变,不必添加其他成分,体积具有固定性特点。批次培养的方式下操作方式比较简单,工艺技术更加易于学习,能够直接呈现出反应细胞的生长与代谢情况,在生产抗体与蛋白分析方面应用的价值较高。
但是批次培养方式下也存在着一定的缺点,比如初期营养物质相对比较丰富,易于形成细胞过量应用的情况,生成诸多代谢产物,致使细胞生长与发育受到限制[5]。在实际的批次培养过程中,需要注重培养过程的观察,特别是在培养后期,需要适当增添营养物质,保证细胞培养技术的应用效果。
2.2 流加培养
流加培养是在批次培养的基础上,应用机械搅拌式生物反应器系统展开工作。悬浮培养细胞或以悬浮为载体培养贴壁细胞[6]。细胞初期接种的培养不需要一次性融入到反应器中,在实际培养的过程中需要基于细胞生长与代谢的情况适当进行增加,保持葡萄糖与谷氨酰胺等营养物质均衡,进而使细胞持续生长到相对较高的密度中。
在目标产品达到相对较高的水平状态后,流加培养的效果也会呈现。因为流加培养的操作方式比较简单,且具有易于放大的特点,其应用效果比较理想,更加易于灵活展开操作。在实际的研究过程中可以在各类生物制品生产中灵活应用,在兽用生物制品研究中应用的效果也相对比较理想。
2.3 灌注培养
灌注培养指的是细胞与培养基一同融入到反应器之后,细胞增长与产物形成,需要融入新的培养基,且能够将部分培养基取出,灌注培养期间常用的生物反应器主要包含两个类型:①搅拌式生物反应器、中空纤维生物反应器;②具有固定床、流化床生物反应器。
搅拌式生物反应器具有细胞截流装置,能够悬浮培养细胞。中空纤维生物反应器能够持续实现灌流操作。主要是应用中空纤维半透膜,通过小分子量的产物与底物展开实验操作。截流的细胞与分子量相对较大,对产物分泌性动物细胞的生产能够产生重要影响,在杂交瘤细胞生产单克隆抗体中应用的范围较广。 固定床和流化床生物反应器也是常见的灌注培养方法。固定床是在反应器中装配固定的篮筐,中间装填聚脂纤维载体,细胞可附着在载体上生长,也可固定在载体纤维之间,对营养成分的传递、氧气的传输等能够产生重要影响,使细胞在载体中快速生长。流化床生物反应器是在流体上升运动的过程中,使固体颗粒维持在悬浮状态进行反应,在固定化细胞培养中应用的价值较高。
3 结束语
大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品的运用价值较高,有助于提升兽用生产制品的质量,生产的效果。未来研究与发展中还需要进一步加强分析,结合细胞培养的特点不断进行分析,科学选择反应器培养的方式。
参考文献
[1]李 群,钱 钟,范 娟,等.动物细胞悬浮培养技术在兽用疫苗生产领域中的应用[J].中国畜牧兽医,2013,40(06):236~240.
[2]刘铁成,张淑香.利用国产细胞生物反应器大规模培养哺乳动物细胞工艺研究[J].黑龙江医药,2014,27(04):815~817.
[3]杨 茜.哺乳動物细胞培养制备充足蛋白质药物取得的进展分析[J].科技创新与应用,2014(10):12.
[4]方 敏,彭春伟,刘少平,等.In Vitro Invasive Pattern of Hepatocellular Carcinoma Cell Line HCCLM9 Based on Three-dimensional Cell Culture and Quantum Dots Molecular Imaging[J].Journal of Huazhong University of Science and Technology(Medical Sciences),2013,33(04):520~524.
[5]吴茂柏.浅谈生物反应器在大规模动物细胞培养中的应用[J].科教文汇(下旬刊),2011(08):131~132.
[6]谢 波,李峦峰,杜春玲,等.利用新型一次性激流灌注式生物反应器培养动物细胞[J].过程工程学报,2011,11(06):1050~1054.
收稿日期:2018-5-21
作者简介:石 胜(1983-),汉族,广西东兰人,硕士研究生,主要从事兽用生物制品的生产、研发、销售以及相关的技术服务和技术咨询工作。
关键词:大规模动物细胞培养技术;兽用生物制品
中图分类号:Q813.1+1 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)18-0333-02
随着现代医学的快速发展,大规模动物细胞培养技术逐渐在医学研究、生物学研究中得到推广应用,在各类大规模生产中得到推广应用。当前大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品制作方面应用的价值较高,但是由于受到传统工艺技术的影响,总体的应用效果还会受到较大影响。动物细胞培养技术在兽用生物制品运用中的应用,能够提升培养的技术水平,优化细胞培养的环境,且有助于转变细胞培养的特性,对现代兽用生物制品产业技术的发展能够产生重要影响。文章将结合当前兽用生物制品的研究现状进行分析,希望能够对相关研究活动带来一定借鉴价值。
1 大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品中应用的方法
动物细胞大规模培养技术是建立在贴壁培养与悬浮培养的基础上,将早期流式细胞培养技术融入其中,充分发挥生物技术应用的价值。纵观当前大规模动物细胞培养技术的应用现状,其技术具体包含空心纤维法、微囊法以及微载体法。
1.1 空心纤维法
空心纤维法最初所应用的纤维为醋酸纤维素与硝酸纤维素组合而成,作为具有透过性特点的滤膜,其外径约在1/3~3/4mm之间,表面存在诸多海绵孔结构,水分、气体以及营养物质等能够从此经过,且贴附其上进行生长。培养期间培养系统主要是由3~6层空心纤维构成[1]。大规模动物细胞培养期间,可以将其种在空心纤维外腔。在培养一段时间之后,细胞能够达到一定的密度,细胞不会继续增长,但是能够持续进行分泌,保证其蛋白质与各类生物物质的需求。这种动物细胞培养的方式比较简单,在分离细胞、纯化细胞分泌物中应用的价值均相对较高,在生产技术与单抗期间能够得到推广应用。
1.2 微囊法
微囊细胞培养为美国Damon Biotech公司所提出,是一种相对比较理想的大规模动物细胞培养方式,其技术应用原理即为在大规模动物细胞培养期间,首先将需要培养的动物细胞悬浮在海藻酸钠溶液中,而后将其通过成滴装置逐步置入到CaCl2溶液中[2]。海藻酸钠在融入CaCl2溶液后便能够成为半透膜微囊,进而使细胞封闭其中,将具有细胞的微囊悬浮在培养液中,通过营养物质半透膜进入到微囊中为细胞提供养分,细胞的代謝产物也能够通过半透膜排出,细胞分泌的大分子物质则能够被阻拦,进而使诸多的物质聚集在囊中。在培养一段时间之后,细胞中密度达到107/ml,则分离收集微囊,最后破开微囊便能够得到诸多高度纯化的大分子产物。
1.3 微载体法
微载体培养法主要是由天然的葡聚糖、纤维素或胶原等物质制作成为固体小球,其直径在60~250μm之间,其原理在于能够将细胞无害的微载体融入到培养液中[3]。微载体法的应用,能够使细胞贴着微载体表面生长,单位体积内所能够培养的效果相对较高,细胞产率相对较高,且能够将悬浮培养与贴壁融合为一体,更加适合于动物的大规模细胞培养。同时,微载体法的应用方式比较简单,获取方式便捷,大规模生产的实现条件较好,是一种相对比较理想的培养方式,但是应用期间对载体的要求相对较高。
2 大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品中应用的工艺选择
大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品中的应用,可以通过批次培养、流加培养以及灌注培养的方式展开,合理选择工艺技术能够提升细胞培养的有效性。
2.1 批次培养
批次培养为常见的大规模动物细胞培养方式,主要是借助机械搅拌式生物反应器展开工作,将细胞扩大培养之后,与培养基一同融入到生物反应器中进行培养[4]。实际培养过程中不但能够调节pH值与溶氧,且能够保持其成分不变,不必添加其他成分,体积具有固定性特点。批次培养的方式下操作方式比较简单,工艺技术更加易于学习,能够直接呈现出反应细胞的生长与代谢情况,在生产抗体与蛋白分析方面应用的价值较高。
但是批次培养方式下也存在着一定的缺点,比如初期营养物质相对比较丰富,易于形成细胞过量应用的情况,生成诸多代谢产物,致使细胞生长与发育受到限制[5]。在实际的批次培养过程中,需要注重培养过程的观察,特别是在培养后期,需要适当增添营养物质,保证细胞培养技术的应用效果。
2.2 流加培养
流加培养是在批次培养的基础上,应用机械搅拌式生物反应器系统展开工作。悬浮培养细胞或以悬浮为载体培养贴壁细胞[6]。细胞初期接种的培养不需要一次性融入到反应器中,在实际培养的过程中需要基于细胞生长与代谢的情况适当进行增加,保持葡萄糖与谷氨酰胺等营养物质均衡,进而使细胞持续生长到相对较高的密度中。
在目标产品达到相对较高的水平状态后,流加培养的效果也会呈现。因为流加培养的操作方式比较简单,且具有易于放大的特点,其应用效果比较理想,更加易于灵活展开操作。在实际的研究过程中可以在各类生物制品生产中灵活应用,在兽用生物制品研究中应用的效果也相对比较理想。
2.3 灌注培养
灌注培养指的是细胞与培养基一同融入到反应器之后,细胞增长与产物形成,需要融入新的培养基,且能够将部分培养基取出,灌注培养期间常用的生物反应器主要包含两个类型:①搅拌式生物反应器、中空纤维生物反应器;②具有固定床、流化床生物反应器。
搅拌式生物反应器具有细胞截流装置,能够悬浮培养细胞。中空纤维生物反应器能够持续实现灌流操作。主要是应用中空纤维半透膜,通过小分子量的产物与底物展开实验操作。截流的细胞与分子量相对较大,对产物分泌性动物细胞的生产能够产生重要影响,在杂交瘤细胞生产单克隆抗体中应用的范围较广。 固定床和流化床生物反应器也是常见的灌注培养方法。固定床是在反应器中装配固定的篮筐,中间装填聚脂纤维载体,细胞可附着在载体上生长,也可固定在载体纤维之间,对营养成分的传递、氧气的传输等能够产生重要影响,使细胞在载体中快速生长。流化床生物反应器是在流体上升运动的过程中,使固体颗粒维持在悬浮状态进行反应,在固定化细胞培养中应用的价值较高。
3 结束语
大规模动物细胞培养技术在兽用生物制品的运用价值较高,有助于提升兽用生产制品的质量,生产的效果。未来研究与发展中还需要进一步加强分析,结合细胞培养的特点不断进行分析,科学选择反应器培养的方式。
参考文献
[1]李 群,钱 钟,范 娟,等.动物细胞悬浮培养技术在兽用疫苗生产领域中的应用[J].中国畜牧兽医,2013,40(06):236~240.
[2]刘铁成,张淑香.利用国产细胞生物反应器大规模培养哺乳动物细胞工艺研究[J].黑龙江医药,2014,27(04):815~817.
[3]杨 茜.哺乳動物细胞培养制备充足蛋白质药物取得的进展分析[J].科技创新与应用,2014(10):12.
[4]方 敏,彭春伟,刘少平,等.In Vitro Invasive Pattern of Hepatocellular Carcinoma Cell Line HCCLM9 Based on Three-dimensional Cell Culture and Quantum Dots Molecular Imaging[J].Journal of Huazhong University of Science and Technology(Medical Sciences),2013,33(04):520~524.
[5]吴茂柏.浅谈生物反应器在大规模动物细胞培养中的应用[J].科教文汇(下旬刊),2011(08):131~132.
[6]谢 波,李峦峰,杜春玲,等.利用新型一次性激流灌注式生物反应器培养动物细胞[J].过程工程学报,2011,11(06):1050~1054.
收稿日期:2018-5-21
作者简介:石 胜(1983-),汉族,广西东兰人,硕士研究生,主要从事兽用生物制品的生产、研发、销售以及相关的技术服务和技术咨询工作。