动物细胞培养用生物反应器
生物反应器培养动物细胞在病毒疫苗生产中的应用

生物反应器培养动物细胞在病毒疫苗生产中的应用摘要:病毒传染会对人们的生活造成重大影响,疫苗是控制传染的重要手段。
改进病毒规模化生产效率,优化疫苗生产工艺是病毒疫苗研制的关键环节。
目前,国内动物细胞制备病毒疫苗的操作方式逐渐从转瓶培养向生物反应器培养转变。
生物反应器培养动物细胞的常见方法有悬浮培养、微载体培养、片状载体培养等。
生物反应器培养动物细胞有很多优势,可扩大病毒产量,降低成本,易于获取稳定性强、免疫原性高的病毒,有助于机械化控制。
生物反应器有潮汐式生物反应器、一次性摇动式生物反应器、一次性填充床生物反应器、微小型生物反应器、新型固定床生物反应器,不同的反应器有不同的特点。
对生物反应器培养动物细胞技术在病毒疫苗生产应用领域的研究进行综述,为促进生物反应器的开发与研究提供参考。
关键词:生物反应器;培养动物细胞;病毒疫苗;生产应用引言由病毒引起的传染性疾病严重威胁人类的健康和生命,尤其是某些病毒感染引起的传染病传播速度快、致死率高,一旦暴发,将对社会造成不可估量的危害。
疫苗是预防传染性疾病最有效的手段之一,使得许多传染性疾病得到有效控制。
但是近几十年,一些致命的新发突发病毒的出现,短时间内难以控制。
疫苗以源于有关病原体或生物合成抗原为主要成分,其目的是激发免疫反应,以保护机体免受感染,例如天花病毒疫苗、脊髓灰质炎疫苗、麻疹疫苗等,对于病毒性疾病的防治或消除具有十分重要的意义。
因此,如何制备具有高度特异性且高活性的新型疫苗就成了当前研究热点之一。
但是传统的疫苗策略,如灭活疫苗和减毒活疫苗,在某些长期慢性疾病或复发性感染的疾病上性能较差,这些疫苗不仅不能对患者提供持续有效的保护,甚至会引起严重不良反应。
此外,由于传统疫苗研发过程周期较长,难以在短期内有效应对埃博拉病毒、寨卡病毒和尼帕病毒等高致命病原体导致的暴发性大流行。
因此,研发新型疫苗来替代传统疫苗尤为重要。
1动物细胞培养技术动物细胞培养是指将动物活体体内取出的组织分散成单细胞悬液,然后置于类似于体内的生存环境中进行培养,使其生存、生长并维持其原有结构与功能的方法。
动物细胞培养生物反应器

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传统发酵罐
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酶反应器等
•
固定化酶和细胞反应器
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动植物细胞培养反应器
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生物反应器类型
机械搅拌式反应器 气升式生物反应器 鼓泡塔生物反应器 膜生物反应器
动物生物反应器 植物生物反应器
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一 机械搅拌式生物反应器
医药工业中的第一个大规模的微生物发酵过程青霉 素生产是在机械搅拌式反应器中进行的。且迄今为 止,对新的生物过程,首选的生物反应器仍然是机 械搅拌式反应器。机械搅拌式反应器能适用于大多 数生物过程,是形成标准化的通用产品。
• 显然,反应器的增大有利于降低生产成本。
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2 动植物细胞培养反应器得到较大发展
• 由于动植物细胞培养可以得到很多高附加值生物 制品,如干扰素,单克隆抗体等,细胞培养反应 器的开发越来越受到重视。其中关于供氧问题, 快速升温、SIP自动灭菌、CIP自动清洗、机械 密封、排气处理、取样处理等问题等都需很好解 决。
混合不够均匀。
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三 其他类型反应器
• 鼓泡塔生物反应器 • 膜生物反应器 • 固定床和流化床反应器 • 动物植物生物反应器 • 其他
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四 生物反应器的发展趋势
• 生物反应器的研究、开发和设计是生物技 术的一个重要内容,一种好的生物反应器 出现往往能够大规模降低生产成本,成为 生物制品成功商业化的关键。因此,生物 反应器的开发一直很活跃,尤其是最近的 细胞生物反应器开发更是如此。生物反应 器的发展趋势可归纳为以下几个方面:
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• 反应器的结构
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几何尺寸
H/D=1.7~4 d/D=1/2~1/3 W/D=1/8~1/12 B/D=0.8~1.0 (s/d)2=1.5~2.5 (s/d)3=1~2
大学课件 生物工程设备 动物细胞培养反应器

• 动物细胞培养
典型过程培养
2、pH
大规模培养时影响培养液的pH稳定性的主要因 素有三种:
(1)缓冲液的缓冲能力及种类 (2)对流空间大小 (3)葡萄糖浓度 培养液中正常的缓冲系统是NaHCO3/CO2系统, 它是一种弱缓冲系统,其pK为6.1,低于生理学 最佳要求。这种缓冲系统要求在培养液上面的 对流空间加入CO2以防止它的丢失及增加羟基 离子。
• 动物细胞培养
典型过程培养
6、脂类和磷脂前体 在使用血清的细 胞培养中,脂类来自血清,在无血清培 养中,有些细胞需要添加脂类,如胆固 醇、脂肪酸、磷脂。特别是缺陷型细胞, 对某种脂类有很高的依赖性。
非营养性物质
1、抗生素 细胞培养中,特别是原代细胞培 养中,常使用抗生素抑制微生物的污染。
2、pH缓冲剂 最常用的缓冲剂是碳酸氢钠, 常用浓度26mmol/L,接近血中浓度,必须与 5%~10%CO2平衡,否则培养基迅速变碱。 HEPES是缓冲能力很强的化合物,但由于它 相当昂贵,细胞大规模培养中很少使用。
典型过程培养
悬浮培养
悬浮培养指细胞在培养容器中自由悬浮生 长的过程,主要用于非贴壁依赖性细胞的 培养,如杂交瘤细胞等。动物细胞悬浮培 养与微生物过程比较接近,但由于动物细 胞对搅拌和通气造成的流体剪切很敏感, 在反应器的设计和操作上又有特殊要求如 利用螺旋带叶轮减小生物反应器培养过程 中的剪切作用,并通过表面充气及诱导表 面气泡产生 具有双层滤网的新型搅拌器,它提高了氧 传递速率
典型过程培养
目前,动物细胞培养用生物反应器主要包括:转瓶培养 器、塑料袋增殖器、填充床反应器、多层板反应器、螺 旋膜反应器、管式螺旋反应器、陶质矩形通道蜂窝状反 应器、流化床反应器、中空纤维及其它膜式反应器、搅 拌反应器、气升式反应器等。
动物细胞生物反应器

大小 代谢调节方式 营养要求胞
10-100mm 内部和激素 苛刻 倍增时间一般为12-60h 很差,缺乏保护性细胞壁 差
微生物细胞
10mm 内部 宽松,可利用多种底物 倍增时间一般为0.5-2h 较好 好
(三)、動物細胞大规模培養技術
动物细胞大规模培 养它是在传统的培养技 术的基础上,融合固定 化细胞、流式细胞技术、 填充床、生物反应器技 术以及人工灌流和温和 搅拌技术等发展起来的。 动物细胞大规模培养装 置如图。
4.攪拌罐生物反應器(stirtank bioreactor)
搅拌罐生物反应器基本结构为:一个旋转过滤器, 一台用于控制温度、pH值、搅拌速度和溶氧(DO)的 数字控制装置(DCU)和起通气作用的底部环形喷气结 构。
5.堆積床生物反應器(packedbed bioreactor)
CelligenPlus堆积床生物反应器的工作原理为:当推 进器旋转时,培养基通过推进器的中心空管螺旋式地从 罐体底部上流,然后从三个出口流出,通过堆积床向下 流动至罐体底部,再通过推进器的中心管往上流。
3.微囊化培養技術
微囊是一种由半透膜制成的多孔微球体,酶及大分 子不能从微囊中溢出,而小分子物质可以通过,微囊化 技术是固定化技术将细胞包裹在微囊里,在培养液中悬 浮培养,细胞微囊化后由于生长在各自的微小环境里, 减少了培养时搅拌对细胞的剪切力,细胞生长良好,培 养液易于迅速改变,且无分离细胞与培养液的困难。
2.中空纖維管生物反應器(hollow-fiber bioreactor)
中空纤维管生物反应器主体是由微孔中空纤维管束 组成的,纤维束由外壳包裹,可分为壳体空间及管体空 间两部分,每部分各有其出口。
3.流化床生物反應器(fluidized-bed bioreactor)
微生物和动物细胞培养的反应器

支原体 衣原体 立克次氏体
微生物
真核类: 真菌
原生动物 显微藻类
非细胞类: 病毒
亚病毒 (类病毒 , 拟病毒 , 朊病毒 )
4.1.1 微生物反应器
发酵罐结构:罐体、搅拌装置、消 泡器、轴封、传动装置、传热装置 、挡板、人孔、视镜、通气装置、 进出料管、取样管等。
用直径为2.5mm的聚四氟乙烯中空 纤维管作为通气装置,空气在管内, 氧分子通过半透性的管壁扩散到培养 液中,供动物细胞生长。
4.1.2 动物细胞培养反应器
5L气腔式动物细胞培养反应器: 反应器内有一旋转圆筒,在圆筒上部有3~5个中空的导 向搅拌桨叶,在圆筒外壁用200目(75μm)不锈钢丝网焊 成一个环状气腔,气腔下面有一圈气体分布管。
4.1.2 动物细胞培养反应器
(2) 动物细胞贴壁培养反应器 大部分动物细胞必须附着在固体或半固体表面才能生长
,细胞在载体表面上生长并扩展成一个单层,又称 单层培养。
传统方法:滚瓶 用4~30L大小的成千 上万个滚瓶进行动 物细胞培养,来生 产疫苗。 比表面积小,0.35 手工操作
4.1.2 动物细胞培养反应器
4.1.4 国内外细胞培养反应器
B. Braun D300机械搅拌发酵罐, 200L
B. Braun 10L 气升发酵罐
4.1.4 国内外细胞培养反应器
NBS BIOFLO 110 机械搅拌 发酵罐,最大3m3
NBS 7L 发酵罐
4.1.4 国内外细胞培养反应器
韩国一投资2.5 亿美元的单克 隆抗体和重组 蛋白生产线
4.1.3 植物细胞培养反应器
机械搅拌反应器
动物细胞大规模培养和专用生物反应器省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

贴壁培养细 胞转瓶机
细胞转瓶培养器
转瓶培养系统:
为最初采用系统,一般用 于小量培养到大规模培养旳过 渡阶段,或作为生物反应器接 种细胞准备旳一条途径。细胞 接种在旋转旳圆筒形培养器— —转瓶中,培养过程中转瓶不 断旋转,使细胞交替接触培养 液和空气,从而提供很好旳传 质和传热条件。
转瓶机
转瓶培养旳优、缺陷
●贴壁依赖型细胞:需要附着于带适量电荷 旳固体或半固体表面才干生长,大多数动物 细胞,涉及非淋巴组织细胞和许多异倍体细 胞均属于这一类。
●非贴壁依赖型细胞:无需附着于固相表面 即可生长,涉及血液、淋巴组织细胞、许 多肿瘤细胞及某些转化细胞。
“贴壁单核”细胞培养
贴壁旳单核细胞
贴壁细胞
细胞培养旳人参愈伤组织
第一节 常用旳培养措施
动物细胞生长特征:
1.细胞生长缓慢,易污染,培养需用抗生素 2.细胞大,无细胞壁,机械强度低,环境适应性差 3.需氧少,不耐受强力通风与搅拌 4.群体生长期有效应,贴壁生长(锚地依赖 性5.)培养过程产品分布细胞内外,成本高
6.原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡
根据在体外培养时对生长基质依赖性差别, 动物细胞可分为两类:
灌注培养
3、贴壁培养旳缺陷:
与悬浮培养法相比, ●扩大培养比较困难,投资大; ●占地面积大; ●不能有效监测细胞旳生长;
4、细胞贴壁旳表面:
要求具有净阳电荷和高度表面活性。 对微载体而言还要求具一定电荷密 度;若为有机物表面,必须具有亲 水性,并带阳电荷。
5、贴壁培养系统:
主要有转瓶、中空纤维(背面专题简介)、 玻璃珠、微载体系统(背面简介)等。
动物细胞大规模培养技术:
(large-scale culture technology)
动物细胞生物反应器研究发展

动物细胞生物反应器研究发展摘要:现如今,随着社会经济的飞速发展,动物细胞培养在当今生物制品生产中已越来越重要,而动物细胞培养的最主要设备就是生物反应器。
生物反应器是利用酶或生物体(如微生物)所具有的生物功能,在体外进行生化反应的装置系统,是1种生物功能模拟机,是实现产品产业化的关键设备,是连接原料和产物的桥梁。
关键词:动物细胞;生物反应器;研究发展引言动物细胞生物反应器是模拟动物的体内环境并在体外进行生物培养的系统,它是一个集机械、流体、控制、生物等多学科的高新技术产品。
其控制的参数主要有温度、溶解氧(dissolvedoxygen,DO)、pH、流体动力学、营养物质、代谢产物的浓度等。
最终目的是为了达到细胞高密度增长,高效地产出具有医药价值的酶、单抗、疫苗等目标产物。
相比于传统的生物制品生产工艺,生产周期长、操作繁琐、工作量大、易污染等诸多缺陷,生物反应器系统具有更好的稳定性和安全性,大量节省劳动力、生产场地和能源消耗,降低生产成本,具有明显优势。
1生物反应器培养动物细胞的优势1.1扩大病毒产量生物反应器的推广能改变动物细胞的培养方式,在增加动物细胞密度的基础上,有效提高病毒滴度,利于扩大病毒产量。
PARK等在200L生物反应器中悬浮培养BHK-21细胞,第3天即得到每毫升7.65×106个细胞的活细胞密度。
该细胞为口蹄疫病毒疫苗制造的连续细胞系,充分提升了口蹄疫疫苗的生产潜力。
1.2降低成本生物反应器的推广推动了口服疫苗的进程,有利于在确定的培养条件下快速、重复性地展开生产,发挥更高的成本效益。
LESELLIER等为降低英国牛结核病发病率,选择对携带传染源牛分枝杆菌的欧洲獾进行结核病的疫苗接种。
在广阔的地理范围内,采用口服方式能充分发挥疫苗的最佳疗效。
但口服减毒卡介苗的常规生产多基于液体培养基表面的薄膜生长,利用生物反应器开展培养,所得浓度能远远超过同条件下的薄膜生长,在简化制作工序的同时,更加强了操作的循环性,实现成本节约。
动物细胞培养生物反应器的操作模式

动物细胞培养生物反应器的操作模式(总7页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--动物细胞培养生物反应器的操作模式米力第四军医大学细胞工程中心,国家863西安细胞工程基地陕西西安,710032动物细胞培养工艺的选择首先考虑的重要一点是该产品所涉及的生物反应器系统。
选择反应器系统也就是选择产品的操作模式,操作模式选择将决定该产品工艺的产物浓度、杂质量和形式、底物转换度、添加形式、产量和成本,工艺可靠性等。
与许多传统的化学工艺不同,动物细胞反应器设备占整个工艺资金总投入的主要部分(>50%),也就是说动物细胞培养工艺的选择主要部分是生物反应器系统的选择。
选择反应器系统及培养工艺时,必须对工艺的整体性进行全面考虑,主要包括以下几个方面:细胞株及生长形式、产物表达量和稳定性,培养基质及代谢物,产物分离和纯化难度等。
动物细胞大规模培养的生物反应器操作模式,一般分为分批式操作(batch)、流加式操作(Fed-batch)、半连续式操作(semi-continuous)、连续式操作(continuous)和灌流式操作(perfusion)五种操作模式。
1. 批式操作(batch culture)批式操作是动物细胞规模培养发展进程中较早期采用的方式,也是其它操作方式的基础。
该方式采用机械搅拌式生物反应器,将细胞扩大培养后,一次性转入生物反应器内进行培养,在培养过程中其体积不变,不添加其它成分,待细胞增长和产物形成积累到适当的时间,一次性收获细胞、产物、培养基的操作方式。
该方式的特点:(1) 操作简单。
培养周期短,染菌和细胞突变的风险小。
反应器系统属于封闭式,培养过程中与外部环境没有物料交换,除了控制温度、pH值和通气外,不进行其他任何控制,因此操作简单,容易掌握;(2)直观的反应细胞生长代谢的过程。
由于培养期间细胞的生长代谢是在一个相对固定的营养环境,不添加任何营养成分,因此可直观的反应细胞生长代谢的过程,是动物细胞工艺基础条件或"小试"研究常用的手段;(3)可直接放大。
动物细胞大规模培养用生物反应器(bioreactor)简介

动物细胞大规模培养用生物反应器(bioreactor)简介动物细胞培养技术能否大规模工业化、商业化,关键在于能否设计出合适的生物反应器(bioreactor)。
由于动物细胞与微生物细胞有很大差异,传统的微生物反应器显然不适用于动物细胞的大规模培养。
首先必须满足在低剪切力及良好的混合状态下,能够提供充足的氧以供细胞生长及细胞进行产物的合成。
一、生物反应器分类目前,动物细胞培养用生物反应器主要包括:转瓶培养器、塑料袋增殖器、填充床反应器、多层板反应器、螺旋膜反应器、管式螺旋反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器、流化床反应器、中空纤维及其它膜式反应器、搅拌反应器、气升式反应器等。
按其培养细胞的方式不同,这些反应可分为以下三类:1.悬浮培养用反应器:如搅拌反应器、中空纤维反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器、气升式反应器;2.贴壁培养用反应器:如搅拌反应器(微载体培养)、玻璃珠床反应器、中空纤维反应器、陶质矩形通道蜂窝状反应器;3.包埋培养用反应器:如流化床反应器、固化床反应器。
二、搅拌罐生长反应器这是最经典、最早被采用的一种生物反应器。
此类反应器与传统的微生物生物反应器类似,真对动物细胞培养的特点,采用了不同的搅拌器及通气方式。
通过搅拌器的作用使细胞和养分在培养液中均匀分布,使养分充分被细胞利用,并增大气液接触面,有利于氧的传递。
现已开发的有:笼式通气搅拌器、双层笼式通气搅拌器、桨式搅拌器、海般式搅拌器等。
三、气升式生物反应器1979年首次应用气升式生物反应器成功的进行了动物细胞的悬浮培养。
气升式生物反应器的话优点:罐内液体流动温和均匀,产生剪切力小,对细胞损伤较小;可直接喷射空气供氧,因而氧传递率较高;液体循环量大,细胞和养分都能均匀分布于培养液中;结构简单,利于密封并降低了造价。
常用的气升式反应器有三种:内循环式气升式、外循环式气升式、内外循环式气升式生物反应器。
动物细胞培养用生物反应器

能和经济性。 ¾ 管路布局合理、简洁,有效消除管路灭菌死角,并实现了管路在线灭菌
功能。反应器使用简单方便,灭菌效果可靠,为反应器无菌控制提供了 有效保障。 ¾ 搅拌系统采用先进的磁力搅拌器装置,代替传统的机械搅拌装置,由于 去除了机械密封,使反应器系统完全与外界隔绝,具有更优良的系统密 封性,保证了反应器长时间无菌运行安全性。同时由于去除机械密封, 易清洁,更符合医药行业要求。 ¾ 深层通气系统采用微泡发生器提供溶氧,气泡更小、更均匀,溶氧传递 效果良好,并且通过设计优化,减少气体使用的种类,使用方便。 ¾ 采用称重系统控制反应器料液体积,可实现灌流培养要求,操作简单可 靠。 ¾ 反应器灭菌使用蒸汽在线灭菌,自动化程度高,并可进行手动操作灭菌, 使用方便。
4
CLAVORUS TM
4.1 搅拌控制
搅拌组件采用底部磁力搅拌,磁力搅拌器与反应器形成一定夹角,带动料液 转动产生涡流,实现料液充分混合。磁力搅拌器采用无极变速,运行平稳。
4.2 温度控制
采用夹套对反应器进行温度控制。夹套系统配备蒸汽混合器和电加热器,蒸 汽混合器提高了反应器温度上升的速度,电加热器提高了反应器温度控制的灵敏 性和稳定性。反应器温度控制系统采用基于罐体温度、夹套温度的双温度 PID 控制方式,温度补偿功能使控温更加稳定。
4.3pH 控制
采用独立模块控制方式,PH 控制器单独设置。使用 PID 控制模式实现自动 控制,具有自适应 PID 控制调整功能,可自动设定最佳的 PID 参数。pH 控制与 二氧化碳通气控制阀,以及酸、碱蠕动泵相关联,通过控制二氧化碳、酸液、碱 液的开关,实现 pH 的自动控制。当 pH 低于设定值时,控制器启动碱液蠕动泵, 补碱提高 pH 至设定值;当 pH 高于设定值时,控制器启动二氧化碳气体电磁阀, 以及酸液蠕动泵,降低 pH 至设定值。二氧化碳流量可通过转子流量计调节,酸 液、碱液蠕动泵流量可通过泵调速阀进行调节,进一步提高了 pH 控制的灵敏度。
动物细胞用生物反应器

特性
反应器类型
气升式
通气搅拌式
中空纤维管式
无泡搅拌式
流化床式
培养方式
悬浮
悬浮
贴壁、结团
悬浮
贴壁、结团
细胞的剪切保护
较差
较高
稍底
较好
较高
较低
对细胞的检测和控制
直接
过程控制
容易
扩散限制
无
放大
容易
生产率
较底
下游处理
较难
二、动物细胞培养用生物反应器
(一)生物反应器的特点动物细胞生物反应器是动物细胞产品生产过程中把原料转化为产物的环节,是生化工艺过程的心脏。由于动物细胞与微生物细胞有很大的差异,对体外培养环境有严格的要求,如动物细胞没有细胞壁,非常脆弱,生长缓慢,对培养环境十分敏感。传统的微生物发酵用的反应器不能适用于动物细胞的大规模培养,因而对动物细胞培养用的反应器的设计和过程控制系统提出了特殊的要求。一般地说,一台生物反应器的设计必须满足如下要求。① 生物因素:必须有很好的生物相容性,能很好地模拟细胞在体内的生长环节。② 化学因素:必须提供足够的停留时间,完成所需要的转化度,符合过程反应动力学的要求。③ 传质因素:对非均相反应,反应过程往往可能被反应底物的扩散速率制约,而不是被反应动力学所控制,因此,必须满足物质传递的要求。④ 传热因素:有能力除去和加入反应过程的热量,无过热点。⑤ 安全因素:能有效地隔离有毒害的反应物和产物,有优良的防污染性能。⑥ 操作因素:便于操作和维修。
一次性软膜生物反应器在动物细胞培养中的应用研究的开题报告

一次性软膜生物反应器在动物细胞培养中的应用研
究的开题报告
一、研究背景
动物细胞培养作为生物制药工业中重要的一环,近年来发展迅速。
传统的动物细胞培养大多采用的是玻璃或塑料制成的生物反应器,但这
些反应器存在着工艺复杂、污染难以消除、重复使用成本高等问题。
有
一种全新的、一次性使用的软膜反应器被广泛应用于生物制药工业中。
相比传统反应器,它具有生产成本低、反应器无污染、更便捷的优势。
目前,这种反应器已经广泛应用于细胞培养、基因表达等领域。
因此,
将其应用到动物细胞培养中,也是非常具有前景和挑战性的研究。
二、研究目的
本研究的目的是针对一次性软膜生物反应器在动物细胞培养中的应
用进行探究,以期在解决动物细胞培养过程中的治疗工艺难题的同时,
成为推进生物工艺学科发展的创新点。
三、研究内容
1、文献综述:阐述一次性软膜生物反应器在动物细胞培养中的应用现状。
2、模型搭建:选取常见的哺乳动物细胞作为模拟对象,通过一次性软膜生物反应器进行培养实验。
3、实验设计:设计不同温度、培养时间、基质种类等影响因素对一次性软膜生物反应器在动物细胞培养中的影响,并探究其最优传质系数、最优流量等参数。
4、参数分析:使用多因素分析法、序列试验设计等方法对实验结果进行回归分析和优化。
四、研究意义
1、实现一次性软膜生物反应器在动物细胞培养中的应用,并通过对该模型的探究,为生物制药工业提供新的解决方案。
2、为动物细胞培养过程中的治疗问题提供可靠的基础数据和实验结果。
3、推进生物工艺的发展,以及激励生物工艺学科更为深入的研究与应用。
动物细胞培养用生物反应器及其力学环境

1 引
言
动物细胞体外培养技术自建立以来, 为研究细 胞的形态、 结构、 功能及其遗传学特征, 揭示细胞生
长、 增殖与分化等生命科学领域的基础间题发挥了 重要作用。 随着动物细胞体外培养技术的发展及相 关产业的要求, 特别是随着组织工程的发展与应用, 传统的实验室常规培养显然不能满足这一要求, 动 物细胞的工业 大规模培养已 被提上日 7 动物细 程U 胞体外培养技术能否生产人类所需的具有重要价值 的生物活性组织或物质并走向 商业化道路, 关键之 一便是能否设计出合适的生物反应器。 近年来有关生物组织/ 细胞应力一生长关系的 研究表明[s从器官、 P7 -, 组织到细胞、 细胞器等各个
的生物制品。然而动物细胞无细胞壁 , 其机械强度 低, 细胞生长缓慢, 营养要求高, 生长条件不易控制,
由气升式生物反应器和沉淀罐(e lg k 组 Sti t ) t a n n 成; 灌注培养中, 细胞悬浮液在进入沉淀罐之前经过 冷却, 能有效防止细胞营养成分及供氧不足等问题,
有利于动物细胞高密度培养。
( b e ro Bo e ai( ien , u二 n ei , nd 606,h a I ty i c na Egn r g S h。 U i rt Ce u 105Ci ) o o f m h c n e i r i c vs y hg n
A s at i a o s e ei dr g io m l cl r. rv e a pr ie wh Boe t ia dv e i i v r aia c l t e Ipoi s apor t go t bt c r c r ky c u n n r t n e uu l t d n p a r ev om n f te l ealg m po f a ad o e f a b -rdc. c aia cl a ni n et h c s nbn te t rle t n bcm te l pout S e m l s r o r e , i h o ir e e l h i i n o i n n e r l e d f et m ioi cl i m rhl y cl r si nee , m cai l u t n ee, ie n f mc b l l n po g , t e l edd ad ehn a sm l i n dd te fr r o r a es o o u u k l n c t ao e i h t d i a mc b l r c r a nt t lf t l g- a aia clcl r ay r, m n nw r i nl r i b e t s o sib o h a e cl n l u ue m e ad y at o io a i a o r o e u a e e s e m e r r l t n o n a e
动物细胞生物反应器的种类和特点

动物细胞生物反应器的种类和特点下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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生物工艺学第九章 动物细胞培养(细胞培养用生物反应器)

灭菌系统组装成为完整的动物细胞培养装置 CellCul-20反应器
3 中空纤维管生物反应器
原理:模拟细胞在体内生长的三维状态,利用 反应器内中空纤维的布置,提供细胞近似生理 条件的体外生长微环境,使细胞不断生长。
优点: ① 占地空间少; ② 细胞产量高,细胞密度可达109数量级; ③ 生产成本低,且细胞培养维持时间长,适用于
\开发新型无血清培养基。
长期分泌的细胞。
4 无泡搅拌反应器
一种装有膜搅拌器的生物反应器,采用多孔 的疏水性塑料管装配成通气搅拌桨,具有良 好的氧通透性。
由于这类反应器能提供动物细胞生长中所需 的容氧要求,产生的剪切力较小,以及在通 气中不产生泡沫,避免了在其他反应器中常 见的某些弱点,如泡沫等,已广泛用于实验 室研究、中试和工业生产。
(1)Spier笼式通气搅 拌生物反应器
※特点
¾可以避免在向培养基中通 气时气泡直接损伤细胞;
¾在采用微载体系培养时, 微载体不会被由于通气所产 生的泡沫囊夹在气液界面;
¾通过一个多孔的通气装置 在笼内通气以满足培养时溶 氧的需要。
(2)CelliGen笼式通气搅拌生物反应器
¾ CelliGen笼式通气搅拌生物反应器是Spier 笼式通气搅拌生物反应器的改进型。
特点:
1. 细胞密度大 2. 产物单位体积浓度高 3. 分离纯化操作经济简便 4. 抗体活性、纯度好
微载体培养系统
培养物的污染及防止
污染途径 :
有以下5个污染途径。 1、空气:
空气流动性大,如果培养操作场地于外界隔离不 严格或消毒不充分,外界不洁空气很容易进入造 成污染。
因此,培养设施不能设在通风场所。无菌操作应 在净化台内进行,工作时要带口罩。
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温度控制
夹套电加热/蒸汽加热,双温度 PID 控 夹套电加热/蒸汽加热,双温度 PID
制
控制
pH 控制 进口 pH 电极,控制器,PID 控制 进口 pH 电极,控制器,PID 控制
溶氧控制 进口溶氧电极,控制器,PID 控制 进口溶氧电极,控制器,PID 控制
称重控制 进口称重模块,PID 控制
进口称重模块,PID 控制
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CLAVORUS TM
4.1 搅拌控制
搅拌组件采用底部磁力搅拌,磁力搅拌器与反应器形成一定夹角,带动料液 转动产生涡流,实现料液充分混合。磁力搅拌器采用无极变速,运行平稳。
4.2 温度控制
采用夹套对反应器进行温度控制。夹套系统配备蒸汽混合器和电加热器,蒸 汽混合器提高了反应器温度上升的速度,电加热器提高了反应器温度控制的灵敏 性和稳定性。反应器温度控制系统采用基于罐体温度、夹套温度的双温度 PID 控制方式,温度补偿功能使控温更加稳定。
¾ 可配备细胞截留系统,实现细胞的微载体培养,以及细胞悬浮培养的高 密度培养,培养效果良好。
2. 反应器型号
我们可提供以下型号的标准设计反应器,也可定制其它非标规格反应器。
反应器型号 CLAVORUSTM A 100 CLAVORUSTM A 500 CLAVORUSTM A 600 CLAVORUSTM A 1200
资料附图均为参考图,配置以实物为准
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CLAVORUS TM
¾ 反应器采用蒸汽和电加热两种控温方式,反应器运行温度控制更加灵敏、 方便。
¾ 电极、仪表、控制器、阀门等重要设备和原器件,均选用品质优良的进 口设备,充分保证了反应器使用可靠性和运行稳定性。
¾ 触摸屏控制设计,外加计算机终端远程控制,可实现反应器的运行参数 显示、控制、校正、存储、查询等功能,功能强大、使用方便。
能。当料液重量高于设定值时,控制器启动蠕动泵,将反应器中料液通过管路排 出,降低料液重量至设定值。料液泵流速可通过泵流量调节阀控制,进一步提高 了液位控制的灵敏度。
4.6 压力控制 采用自动比例调节阀控制反应器罐体压力,PID 控制模式,具有自适应 PID 控制调整功能,可自动设定最佳的 PID 参数。压力控制器与罐体比例调节阀关 联,通过控制调节阀开关比例,实现罐体压力的自动控制。当罐体压力高于设定 值时,控制器启动调节阀的开关比例,将反应器中气体通过排气呼吸器排出,降 低罐体压力至设定值;当罐体压力低于设定值时,控制器启动压缩空气通气控制 阀,通过表面通气方式向反应器中通入压缩空气,提高罐体压力至设定值。 4.7 校正功能 PH 电极、溶氧电极、蠕动泵具有校正功能,可实现在位校正。 4.8 蒸汽灭菌功能 在线蒸汽灭菌,可实现自动灭菌,并具有手动灭菌功能。 4.9 软件控制 提供反应器触摸屏控制和计算机终端远程控制两种模式,具有数据显示、工 艺状态显示、工艺参数控制、校正、数据记录存储、历史数据查询等功能。
5. 反应器硬件
5.1 罐体 不锈钢罐体,带不锈钢顶盖和不锈钢三角支 架。夹套控温,带保温层。 罐体选用 316L 不锈钢材质,夹套选用 304 不 锈钢材质。内表面经电抛光:Ra<0.8μm。
资料附图均为参考图,配置以实物为准
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CLAVORUS TM
罐体、夹套按压力容器设计,设计压力 0.27Mpa,工作压力 0.25Mpa。 顶盖使用法兰连接密封。可安装 CIP 清洗球,用于反应器在线清洗。 罐体顶部 TC 连接方式端口,用于减压阀、压力表、呼吸器、压力传感器、 以及各种管道安装。 罐体顶部配备灯镜和视镜,用于反应器内部观察。 罐体侧面 TC 连接方式端口,用于安装 PH、溶氧、温度电极,以及取样阀。 罐体底部安装罐底隔膜阀,用于料液排放。 5.2 搅拌系统 磁力底搅拌,进口原装磁力搅拌器,无极变速,搅拌转速 0-300rpm。 5.3 温度控制系统 夹套控温,蒸汽加热和电加热双加热方式,或任意单独选择;配备夹套和罐 体双温度探头,双温度 PID 控制,温度控制精度±0.3℃。 5.4PH 控制系统 进口原装 PH 电极、PH 控制器,PID 控制模式,PH 控制响应偏差±0.01。 5.5 溶解氧控制系统 进口原装溶氧电极、溶氧控制器,PID 控制模式,溶氧响应偏差 0.5%。 5.6 称重控制系统 进口原装称重模块、称重控制器,控制精度。 5.7 压力控制系统 进口原装压力传感器、气体比例调节阀,PID 控制模式。 5.8 蒸汽灭菌系统 夹套灭菌、气体管路灭菌、罐底阀灭菌、工 艺管路灭菌,自动控制或手动控制,气动隔膜阀
气体系统
压缩空气、氧气、二氧化碳气体,气 压缩空气、氧气、二氧化碳气体,电
动隔膜阀自动控制,内置微孔气体分 磁阀自动控制,内置微孔气体分布器。
布器。
压力控制 无
气体比例调节阀、PID 控制
控制系统示、配置独立溶氧、PH、
称重控制器。
称重控制器。
远程控制 无
4.3pH 控制
采用独立模块控制方式,PH 控制器单独设置。使用 PID 控制模式实现自动 控制,具有自适应 PID 控制调整功能,可自动设定最佳的 PID 参数。pH 控制与 二氧化碳通气控制阀,以及酸、碱蠕动泵相关联,通过控制二氧化碳、酸液、碱 液的开关,实现 pH 的自动控制。当 pH 低于设定值时,控制器启动碱液蠕动泵, 补碱提高 pH 至设定值;当 pH 高于设定值时,控制器启动二氧化碳气体电磁阀, 以及酸液蠕动泵,降低 pH 至设定值。二氧化碳流量可通过转子流量计调节,酸 液、碱液蠕动泵流量可通过泵调速阀进行调节,进一步提高了 pH 控制的灵敏度。
资料附图均为参考图,配置以实物为准
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CLAVORUS TM
自动控制。 5.9 气体系统 压缩空气气体管路、氧气气体管路、二氧化碳气体管路,气体减压阀,气动
隔膜阀自动控制。 配备微泡分布器,用于深层通气,提供溶氧。 5.10 细胞截留系统 机械顶搅拌,配备旋转过滤器,过滤精度 15u/20u/40u/75u。 5.11 工艺管路系统 配备罐体进液管、罐体排液管,用于料液补加和排液。 5.12 蠕动泵
CLAVORUS TM A/B 型动物细胞培养用生物反应器,具有以下优势和特点: ¾ 国内自行设计、开发、并工业化使用的动物细胞反应器,具有优越的性
能和经济性。 ¾ 管路布局合理、简洁,有效消除管路灭菌死角,并实现了管路在线灭菌
功能。反应器使用简单方便,灭菌效果可靠,为反应器无菌控制提供了 有效保障。 ¾ 搅拌系统采用先进的磁力搅拌器装置,代替传统的机械搅拌装置,由于 去除了机械密封,使反应器系统完全与外界隔绝,具有更优良的系统密 封性,保证了反应器长时间无菌运行安全性。同时由于去除机械密封, 易清洁,更符合医药行业要求。 ¾ 深层通气系统采用微泡发生器提供溶氧,气泡更小、更均匀,溶氧传递 效果良好,并且通过设计优化,减少气体使用的种类,使用方便。 ¾ 采用称重系统控制反应器料液体积,可实现灌流培养要求,操作简单可 靠。 ¾ 反应器灭菌使用蒸汽在线灭菌,自动化程度高,并可进行手动操作灭菌, 使用方便。
工作体积(L) 80 420 500
1000
灭菌方式 手动灭菌 手动灭菌 手动灭菌 手动灭菌
CLAVORUSTM B 100
80
自动灭菌/手动灭菌
CLAVORUSTM B 500
420
自动灭菌/手动灭菌
CLAVORUSTM B 600 CLAVORUSTM B 1200
500 1000
自动灭菌/手动灭菌 自动灭菌/手动灭菌
动物细胞培养用生物反应器
CLAVORUS TM A/B 型
北京天和瑞生物科技有限公司
CLAVORUS TM
目录
1. 概述 ...........................................................................................................2 2. 反应器型号.................................................................................................3 3. 标准配置 ....................................................................................................4 4. 功能描述 ....................................................................................................4 5. 反应器硬件.................................................................................................6 6. 控制系统 ....................................................................................................8 7. 远程控制 ..................................................................................................10 8. 使用案例 ..................................................................................................10 9. 联系方式 ..................................................................................................19
资料附图均为参考图,配置以实物为准