动物细胞大规模培养ppt课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高温蒸煮
培养时间
对水纯度的要 求
几小时—几天 较低
CO2-HCO3缓冲液 较慢
改变进入气体的氧 浓度 过滤
几天—3、4周
很高
二、动物细胞培 育方法
• 贴壁培育 • 悬浮培育 • 固定化培育
•
1.贴壁培育 是指必需贴附在固体介质
表成上生长的细胞培育。
贴壁培育：
• 旋转瓶培育 • 中空纤维培育 • 细胞工厂培育 • 微载体培育
统实例
液位控制
细 胞
细 胞 悬 液
新颖培育基
细胞培育系统
过滤器
收液
动物细胞的延续培育普通是采用灌流培育。灌流培育是把细胞接种后进展培育，
一方面延续向反响器中注入新颖的培育基，同时又延续不断地取出等量的培育液，但 是过程中不取出细胞，细胞仍留在反响器内，使细胞处于一种营养不断的形状。当高 密度培育动物细胞时，必需确保补充给细胞以足够的营养以及除去有素毒的代谢物。 灌流培育时用新颖的培育液进展灌注，可以确保上述目的的实现。经过调理灌注速度， 可以把培育过程坚持在稳定的、废代谢物低于抑制程度的形状下。灌流培育过程的特 征如下图。
0
分批式培育过程的特征
PH、温度、DO
废产物
营养物 时间
分批式培育的生长曲线
延滞期
减速期 平稳期
对数生长期
衰退期
细 胞 密 度
0
培育时间〔d〕
细胞分批式培育的生长曲线如下图。在分批式培育过程中，细胞的生长可分为 延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期等五个阶段。
问题 为什么说采用分批式培育细胞效果不佳？
反响器适用范围 悬浮培育：非贴壁依赖性细胞
和贴壁于微载体的贴壁细胞
反响器的优缺陷
优点：防止向培 育基直接通气 时气泡损伤细 胞，没有挪动 部件，密封好， 氧转换率较高， 便于放大。
缺陷：氧传送系 数小，气路系 统不能就地灭 菌。
2、气升式动物细胞培育反响器
•
与微生物发酵及植物细胞培育的
反响器构造一样。
优点:器内湍流温暖均匀剪应力小，完全密封，便 于无菌操作，氧的转换率高，便于放大消费。
3、中空纤维细胞培育反响 器
1〕构造 2〕用途 :培育悬浮生长的细胞和贴壁依
赖性细胞
3)优点 培育器体积小，细胞密度高； 浓缩产品； 产物纯度高； 自动化程度高，细胞生长周期长。 4)缺陷:价钱高
由于所培育的细胞的不同，固定化培育的方式也有不同， 普通对于贴壁依赖性细胞通常采用胶原包埋，而对于非贴壁 依赖性细胞那么常用海藻酸钙包埋。
常用的细胞固定化的方法主要有吸附、共价贴附、离子/ 共价交联、包埋和微囊化等。
大规模培育技术的操作方式
〔1〕分批培育； 〔2〕流加培育； 〔3〕半延续培育； 〔4〕延续培育； 〔5〕灌流式培育。
量和活性的影响 0
细胞培养方式
分批培养
纯化利率 ，%
8
半连续培养
21
时间
灌注培养
65
纯化物质的相对产 量
比活性， IU/mgtPA
1 114.4
1.33 391.3
7.74 392.6
第三节 动物细胞生物反响器
1、通气搅拌式细胞培育反 响器
任务原理:反响器运转 时，圆筒以3060r/min的速度转动， 由于离心力的作用，搅 拌器中心管内产生负压， 使搅拌器外培育基流入 中心管，沿管螺旋上升， 再从导流筒口排出，从 搅拌器外沿下降，构成 循环流动。在气腔内气 体由分布管鼓泡，气体 溶于液体中，依托气腔 丝网外液体的循环流动 及分散作用，使溶于液 体中的气体成分均匀地 分布到反响器内。
IgG、IgM、IgA等
β-细胞生长因子、干扰素、白细胞活化因子、血清胸 腺因子、白细胞介素、胸腺素、巨噬细胞毒力因子等
尿激酶、天门冬氨酰胺酶、胶原酶、细胞色素P、450、 纤维蛋白溶酶原激活剂、胃蛋白酶、胰蛋白酶、酷氨 酸脱羟酶等
绒膜促性腺激素、促红细胞生成素、促滤泡激素、生长激素、 促间质细胞激素、促黄体激素等
3、半延续式培育
定义
半延续式培育又可称为反复分批式培育，是指在
分批式培育的根底上，将分批培育的培育液部分取出， 并重新补充参与等量的新颖培育基，从而使反响器内 培育液的总体积坚持不变的培育方式。
4、延续式培育
延续式培育是指将细胞种子和培育液一同参与反 响器内进展培育，一方面新颖的培育液不断参与反 定义 响器内，另一方面又将反响器液延续不断地取出， 使反响条件处于一种恒定形状。
大1 规 模 动2 物 细3 胞 培 育4 工 艺 流5 程 图
6
8 7
9
10 细胞培育反响器
诱生剂 细胞
细胞
浓缩纯化
提取 纯化
产品〔肿瘤抗原〕
提取 纯化
产品〔干扰素〕
产品〔单克隆抗体〕
第二节 大规模培育的方法和操作方式
1、动物细胞与微生物细胞的性质比较
性质
动物细胞
微生物细胞
大小
代谢调节方 式
营养要求 生长速率 机械强度 环境适应性
10-100um 内部和激素
苛刻
倍增时间一般为1260h
很差，缺乏保护性细胞 壁
差
10um 内部
宽松，可利用多种底 物
倍增时间一般为0.5-
2h 较好
好
2 、动物细胞与微生物细胞的培育方法比较
微生物细胞
动物细胞
PH控制
添加酸、碱
搅拌速度
速度快、范围广
溶氧控制
培养基灭菌方 法
改变搅拌速度、通气量、进气氧浓 度
第五章 动物细胞的大规模 培育
本章内容提要
一、概述 二、方法和操作方式 三、动物细胞生物反响器
概述
• 在生物技术中，人们已广泛地围绕着细菌、酵母、 丝状真菌等微生物的大量培育来消费各种酶、抗生 素、蛋白质等产物。然而，许多有重要价值的蛋白 质等生物物质，必需借助于动物细胞的培育来获得， 例如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。
微载体悬浮培育系统
微载体培育定义：用微珠作载体， 使单层动物细胞生长于微珠外表，可 在培育液中进展悬浮培育。
微载体：贴壁培育动物细胞的载体微 珠。
反响器:可用与悬浮培育一样设备
优点：比外表积大；生长条件易 控制且易放大，兼贴壁与悬浮培 育的优势，取样方便；易于分别。 缺陷：延续搅拌损伤载体外表细 胞；培育后期细胞容易零落。
问题 请比较半延续式培育和延续式培育？
与分批式培育和半延续式培育不同，延续式培育可以 坚持细胞所处的环境条件长时间地稳定，可以使细胞维持 在优化的形状下，促进细胞的生长和产物的构成。由于延 续式培育过程中延续不断地收获产物，并能提高细胞密度， 在消费上已被运用于培育非贴壁依赖性细胞。
细胞灌流 式培育系
• 大规模的动物细胞培育开场于本世纪50年代，经 过多年来的研讨，人类对动物细胞培育技术进展了 大量的研讨开发，获得了很大的进展。虽然如此， 目前的技术程度还远不能满足细胞生物产品研讨和 消费的要求，随着动物细胞培育技术的运用日趋广 泛培育技术：指在人工条件下， 在细胞生物反响器中高密度大量培育动物细 胞用于消费生物制品的技术。
2、流加式培育〔补料分批式〕
定义
流加式培育是指先将一定量的培育液装入反响器，在适
宜的条件下接种细胞，进展培育，使细胞不断生长，产物不 断构成，而在此过程中随着营养物质的不断耗费，不断地向 系统中补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，直到整 个培育终了后取出产物。
流加式培育只是向培育系统补加必要的营养成分，以维持营养物质的浓度
实心微载体→大孔微载体
2. 悬浮培育 是指细胞在培育器中自在悬浮生长的过程。
6、悬浮培育的优点
➢添加培育细胞与培育液的接触 面
➢及时带走培育物产生的有害代 谢产物
➢保证了氧的充分供应
3.固定化培育
是既适用于贴壁依赖性细胞，又适用于 非贴壁依赖性细胞的包埋培育方式。
3、固定化培育
固定化培育是既适用于贴壁依赖性细胞，又适用于非贴壁 依赖性细胞的包埋培育方式，具有细胞生长密度高、抗剪切 力和抗污染才干强等优点。
不变。由于流加式培育能控制更多的环境参数，使得细胞生长和产物生成容易
维持在优化形状。
流加式培育过程的特征
流加式培育有何特点？
问题 〔P102〕
流
加
PH、温度、DO 营养物
废产物
0
时间
根据流加控制方式不同，有两种流加式培育方式：无反响 控制流加和有反响控制流加。无反响控制流加包括定流量加和 延续流加等；有反响控制流加普通是延续或延续地测定系统中 限制性营养物质的浓度，并以此为控制目的来调理流加速率或 流加液中营养物质的浓度等。
采用灌注培育的优越性不仅在于大大提高了细胞生长密度，而且有助于
产物的表达和纯化。如表及图所示，因此，灌注培育曾经运用于许多不同 的培育系统中，规模已达几百升。
灌注培育过程的特征
问题 说说灌注培育的优越性？
灌 注
PH、温度、DO 营养物 废产物
不同培育方式对CHO细胞消费人 组织血纤维溶酶原激活剂〔tPA)产
1、分批式培育
定义
分批式培育是指先将细胞和培育液一次性装入反响器内进展培
育，细胞不断生长，同时产物也不断构成，经过一段时间的培育 后，终止培育。
在细胞分批培育过程中，不向培育系统 补加营养物质，而只向培育基通入氧，可以 控制的参数只需PH、温度和通气量，因此细 胞所处的生长环境随着营养物的耗费和产物、 副产物的积累时辰都在发生变化，不能使细 分 胞自始至终处于最优的条件下，因此分批培 批 育并不是一种很好的培育方式。
人工条件---既满足培育过程必需的营养要 求，还要进展pH和溶解氧的最正确控制
疫苗 人 动物
单克隆抗体 免疫调理剂 酶 激素
动物细胞培育的产物
小儿麻木症疫苗、狂犬疫苗、风疹疫苗、脑 炎疫苗、疱疹疫苗等
牛病毒性腹泻疫苗、牛痢疾疫苗、犬传染性肝炎疫苗、 鸡痘病疫苗、猪霍乱疫苗、牛疫狂犬疫苗、草鱼出血 热疫苗
培养时间
对水纯度的要 求
几小时—几天 较低
CO2-HCO3缓冲液 较慢
改变进入气体的氧 浓度 过滤
几天—3、4周
很高
二、动物细胞培 育方法
• 贴壁培育 • 悬浮培育 • 固定化培育
•
1.贴壁培育 是指必需贴附在固体介质
表成上生长的细胞培育。
贴壁培育：
• 旋转瓶培育 • 中空纤维培育 • 细胞工厂培育 • 微载体培育
统实例
液位控制
细 胞
细 胞 悬 液
新颖培育基
细胞培育系统
过滤器
收液
动物细胞的延续培育普通是采用灌流培育。灌流培育是把细胞接种后进展培育，
一方面延续向反响器中注入新颖的培育基，同时又延续不断地取出等量的培育液，但 是过程中不取出细胞，细胞仍留在反响器内，使细胞处于一种营养不断的形状。当高 密度培育动物细胞时，必需确保补充给细胞以足够的营养以及除去有素毒的代谢物。 灌流培育时用新颖的培育液进展灌注，可以确保上述目的的实现。经过调理灌注速度， 可以把培育过程坚持在稳定的、废代谢物低于抑制程度的形状下。灌流培育过程的特 征如下图。
0
分批式培育过程的特征
PH、温度、DO
废产物
营养物 时间
分批式培育的生长曲线
延滞期
减速期 平稳期
对数生长期
衰退期
细 胞 密 度
0
培育时间〔d〕
细胞分批式培育的生长曲线如下图。在分批式培育过程中，细胞的生长可分为 延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期等五个阶段。
问题 为什么说采用分批式培育细胞效果不佳？
反响器适用范围 悬浮培育：非贴壁依赖性细胞
和贴壁于微载体的贴壁细胞
反响器的优缺陷
优点：防止向培 育基直接通气 时气泡损伤细 胞，没有挪动 部件，密封好， 氧转换率较高， 便于放大。
缺陷：氧传送系 数小，气路系 统不能就地灭 菌。
2、气升式动物细胞培育反响器
•
与微生物发酵及植物细胞培育的
反响器构造一样。
优点:器内湍流温暖均匀剪应力小，完全密封，便 于无菌操作，氧的转换率高，便于放大消费。
3、中空纤维细胞培育反响 器
1〕构造 2〕用途 :培育悬浮生长的细胞和贴壁依
赖性细胞
3)优点 培育器体积小，细胞密度高； 浓缩产品； 产物纯度高； 自动化程度高，细胞生长周期长。 4)缺陷:价钱高
由于所培育的细胞的不同，固定化培育的方式也有不同， 普通对于贴壁依赖性细胞通常采用胶原包埋，而对于非贴壁 依赖性细胞那么常用海藻酸钙包埋。
常用的细胞固定化的方法主要有吸附、共价贴附、离子/ 共价交联、包埋和微囊化等。
大规模培育技术的操作方式
〔1〕分批培育； 〔2〕流加培育； 〔3〕半延续培育； 〔4〕延续培育； 〔5〕灌流式培育。
量和活性的影响 0
细胞培养方式
分批培养
纯化利率 ，%
8
半连续培养
21
时间
灌注培养
65
纯化物质的相对产 量
比活性， IU/mgtPA
1 114.4
1.33 391.3
7.74 392.6
第三节 动物细胞生物反响器
1、通气搅拌式细胞培育反 响器
任务原理:反响器运转 时，圆筒以3060r/min的速度转动， 由于离心力的作用，搅 拌器中心管内产生负压， 使搅拌器外培育基流入 中心管，沿管螺旋上升， 再从导流筒口排出，从 搅拌器外沿下降，构成 循环流动。在气腔内气 体由分布管鼓泡，气体 溶于液体中，依托气腔 丝网外液体的循环流动 及分散作用，使溶于液 体中的气体成分均匀地 分布到反响器内。
IgG、IgM、IgA等
β-细胞生长因子、干扰素、白细胞活化因子、血清胸 腺因子、白细胞介素、胸腺素、巨噬细胞毒力因子等
尿激酶、天门冬氨酰胺酶、胶原酶、细胞色素P、450、 纤维蛋白溶酶原激活剂、胃蛋白酶、胰蛋白酶、酷氨 酸脱羟酶等
绒膜促性腺激素、促红细胞生成素、促滤泡激素、生长激素、 促间质细胞激素、促黄体激素等
3、半延续式培育
定义
半延续式培育又可称为反复分批式培育，是指在
分批式培育的根底上，将分批培育的培育液部分取出， 并重新补充参与等量的新颖培育基，从而使反响器内 培育液的总体积坚持不变的培育方式。
4、延续式培育
延续式培育是指将细胞种子和培育液一同参与反 响器内进展培育，一方面新颖的培育液不断参与反 定义 响器内，另一方面又将反响器液延续不断地取出， 使反响条件处于一种恒定形状。
大1 规 模 动2 物 细3 胞 培 育4 工 艺 流5 程 图
6
8 7
9
10 细胞培育反响器
诱生剂 细胞
细胞
浓缩纯化
提取 纯化
产品〔肿瘤抗原〕
提取 纯化
产品〔干扰素〕
产品〔单克隆抗体〕
第二节 大规模培育的方法和操作方式
1、动物细胞与微生物细胞的性质比较
性质
动物细胞
微生物细胞
大小
代谢调节方 式
营养要求 生长速率 机械强度 环境适应性
10-100um 内部和激素
苛刻
倍增时间一般为1260h
很差，缺乏保护性细胞 壁
差
10um 内部
宽松，可利用多种底 物
倍增时间一般为0.5-
2h 较好
好
2 、动物细胞与微生物细胞的培育方法比较
微生物细胞
动物细胞
PH控制
添加酸、碱
搅拌速度
速度快、范围广
溶氧控制
培养基灭菌方 法
改变搅拌速度、通气量、进气氧浓 度
第五章 动物细胞的大规模 培育
本章内容提要
一、概述 二、方法和操作方式 三、动物细胞生物反响器
概述
• 在生物技术中，人们已广泛地围绕着细菌、酵母、 丝状真菌等微生物的大量培育来消费各种酶、抗生 素、蛋白质等产物。然而，许多有重要价值的蛋白 质等生物物质，必需借助于动物细胞的培育来获得， 例如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等。
微载体悬浮培育系统
微载体培育定义：用微珠作载体， 使单层动物细胞生长于微珠外表，可 在培育液中进展悬浮培育。
微载体：贴壁培育动物细胞的载体微 珠。
反响器:可用与悬浮培育一样设备
优点：比外表积大；生长条件易 控制且易放大，兼贴壁与悬浮培 育的优势，取样方便；易于分别。 缺陷：延续搅拌损伤载体外表细 胞；培育后期细胞容易零落。
问题 请比较半延续式培育和延续式培育？
与分批式培育和半延续式培育不同，延续式培育可以 坚持细胞所处的环境条件长时间地稳定，可以使细胞维持 在优化的形状下，促进细胞的生长和产物的构成。由于延 续式培育过程中延续不断地收获产物，并能提高细胞密度， 在消费上已被运用于培育非贴壁依赖性细胞。
细胞灌流 式培育系
• 大规模的动物细胞培育开场于本世纪50年代，经 过多年来的研讨，人类对动物细胞培育技术进展了 大量的研讨开发，获得了很大的进展。虽然如此， 目前的技术程度还远不能满足细胞生物产品研讨和 消费的要求，随着动物细胞培育技术的运用日趋广 泛培育技术：指在人工条件下， 在细胞生物反响器中高密度大量培育动物细 胞用于消费生物制品的技术。
2、流加式培育〔补料分批式〕
定义
流加式培育是指先将一定量的培育液装入反响器，在适
宜的条件下接种细胞，进展培育，使细胞不断生长，产物不 断构成，而在此过程中随着营养物质的不断耗费，不断地向 系统中补充新的营养成分，使细胞进一步生长代谢，直到整 个培育终了后取出产物。
流加式培育只是向培育系统补加必要的营养成分，以维持营养物质的浓度
实心微载体→大孔微载体
2. 悬浮培育 是指细胞在培育器中自在悬浮生长的过程。
6、悬浮培育的优点
➢添加培育细胞与培育液的接触 面
➢及时带走培育物产生的有害代 谢产物
➢保证了氧的充分供应
3.固定化培育
是既适用于贴壁依赖性细胞，又适用于 非贴壁依赖性细胞的包埋培育方式。
3、固定化培育
固定化培育是既适用于贴壁依赖性细胞，又适用于非贴壁 依赖性细胞的包埋培育方式，具有细胞生长密度高、抗剪切 力和抗污染才干强等优点。
不变。由于流加式培育能控制更多的环境参数，使得细胞生长和产物生成容易
维持在优化形状。
流加式培育过程的特征
流加式培育有何特点？
问题 〔P102〕
流
加
PH、温度、DO 营养物
废产物
0
时间
根据流加控制方式不同，有两种流加式培育方式：无反响 控制流加和有反响控制流加。无反响控制流加包括定流量加和 延续流加等；有反响控制流加普通是延续或延续地测定系统中 限制性营养物质的浓度，并以此为控制目的来调理流加速率或 流加液中营养物质的浓度等。
采用灌注培育的优越性不仅在于大大提高了细胞生长密度，而且有助于
产物的表达和纯化。如表及图所示，因此，灌注培育曾经运用于许多不同 的培育系统中，规模已达几百升。
灌注培育过程的特征
问题 说说灌注培育的优越性？
灌 注
PH、温度、DO 营养物 废产物
不同培育方式对CHO细胞消费人 组织血纤维溶酶原激活剂〔tPA)产
1、分批式培育
定义
分批式培育是指先将细胞和培育液一次性装入反响器内进展培
育，细胞不断生长，同时产物也不断构成，经过一段时间的培育 后，终止培育。
在细胞分批培育过程中，不向培育系统 补加营养物质，而只向培育基通入氧，可以 控制的参数只需PH、温度和通气量，因此细 胞所处的生长环境随着营养物的耗费和产物、 副产物的积累时辰都在发生变化，不能使细 分 胞自始至终处于最优的条件下，因此分批培 批 育并不是一种很好的培育方式。
人工条件---既满足培育过程必需的营养要 求，还要进展pH和溶解氧的最正确控制
疫苗 人 动物
单克隆抗体 免疫调理剂 酶 激素
动物细胞培育的产物
小儿麻木症疫苗、狂犬疫苗、风疹疫苗、脑 炎疫苗、疱疹疫苗等
牛病毒性腹泻疫苗、牛痢疾疫苗、犬传染性肝炎疫苗、 鸡痘病疫苗、猪霍乱疫苗、牛疫狂犬疫苗、草鱼出血 热疫苗