5. 微載體培養操作要點
●培養初期:保證培養基與微球體處于穩定的PH與溫度水平,接種細胞(對數生長期,而非穩定期)至終體積1/3的培養液中,以增加細胞與微載體接觸的機會。不同的微載體所用濃度及接種細胞密度是不同的。常使用2-3g/L的微載體含量,更高的微載體濃度需要控制環境或經常換液。
●貼壁階段(3-8d)后,緩慢加入培養液至工作體積,并且增加攪拌速度保證完全均質混合。
●培養維持期:進行細胞計數(胞核計數)、葡萄糖測定及細胞形態鏡檢。隨意細胞增殖,微球變得越來越重,需增加攪拌速率。經過3d左右,培養液開始呈酸性,需換液:停止攪拌,讓微珠沉淀5min,棄掉適宜體積的培養液,緩慢加入新鮮培養液(37℃),重新開始攪拌。
●收獲細胞:首先排干培養液,至少用緩沖液漂洗1遍,然后加入相應的酶,快速攪拌(75-125r/min)20-30min。然后解離收集細胞及其產品。
● 微載體培養的放大:可以通過增加微載體的含量或培養體積進行放大。使用異倍體或原代細胞培養生產疫苗、干擾素,已被放大至4000L以上。
四、微載體大規模細胞培養的生物反應器系統
此技術大規模培養,細胞擴增的效率受到諸多因素的影響和限制,其中主要的限制性因素包括:細胞對剪切力的敏感性、氧的傳遞以及傳代和擴大培養等。而研制的各種類型生物反應器系統則可針對上述限制性因素,為微載體細胞培養與擴增提供低剪切力、高氧傳遞效率、易于細胞傳代等適宜的外部環境。已較多使用的微載體培養系統生物反應器,可以實行計算機控制操作,培養攪拌速度及懸浮均勻程度、溫度變化、PH穩定及溶氧供應(O2、N2、CO2、空氣四種純化氣體按比例調節)、罐壓、培養體積和通氣量等參數全部由電腦自動控制。因此,應用生物反應器系統進行微載體細胞大規模擴增具有明顯優勢,目前國外相繼研制了數種適合進行微載體大規模細胞培養的生物反應器系統,如攪拌式生物反應器系統、旋轉式生物反應器系統以及灌注式生物反應器系統等。
1、攪拌式生物反應器系統 攪拌式生物反應器系統在微載體細胞大規模擴增研究領域已有較長的研究歷史,但因該細胞培養系統容易產生過大的剪切力,從而限制了其應用范圍。盡管如此,由于該系統具有簡單、實用及價格低廉等特點,國內外仍有不少應用該系統成功進行細胞大規模擴增的研究報道。例如,Werner A(2000年)成功地在該系統內進行了肝細胞大規模擴增的研究。
2、灌注式生物反應器系統 灌流培養是目前研究熱點之一。它的特點是不斷地加入新鮮培養基以及不斷地抽走含細胞代謝廢物的消耗培養基,使細胞得以在一個相對穩定的生長環境內增殖,即省時省力,又減少了細胞發生污染的機會,且可以提高細胞密度10倍以上。
3、旋轉生物反應器 近年來,旋轉生物反應器系統(RCCS)已經成為應用微載體技術進行細胞大規模擴增的一種較常用細胞培養系統。該系統是基于美國航空航天局為模擬空間微重力效應而設計的一種生物反應器。RCCS既可以用于微載體大規模細胞培養,又能在其內培育細胞與支架形成的三維空間復合體。至今,近百種組織細胞均在該系統內成功進行了大規模擴增。
五、微載體培養優點
●表面積/體積(S/V)大,因此單位體積培養液的細胞產率高;
●把懸浮培養和貼壁培養融合在一起,兼有兩者的優點;
●可用簡單的顯微鏡觀察細胞在微珠表面的生長情況;
●簡化了細胞生長各種環境因素的檢測和控制,重現性好;
● 培養基利用率較高;
●放大容易;
●細胞收獲過程不復雜;
●勞動強度小;
●培養系統占地面積和空間小。