動(dòng)物細(xì)胞的微囊化培養(yǎng)(編輯修改稿)
2025-06-18 17:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 將含有細(xì)胞的瓊脂糖溶液分散到一個(gè)水不溶相中 (如石蠟油 ) ， 形成直徑 ， 移去石蠟油后 ， 細(xì)胞即可進(jìn)行培養(yǎng) 。同海藻鈣一樣 ， 瓊脂糖更適于培養(yǎng)懸浮細(xì)胞 。 盡管凝膠珠形成過(guò)程很復(fù)雜 ， 目前放大體積不超過(guò) 20 L。 但瓊脂糖凝膠無(wú)毒性 ， 具有較大的空隙 ， 可以允許大分子物質(zhì)自由擴(kuò)散 ， 因此該法非常適用于蛋白產(chǎn)物的連續(xù)生產(chǎn) 。 有人曾用瓊脂糖包埋雜交瘤細(xì)胞和淋巴細(xì)胞生產(chǎn)單克隆抗體和白細(xì)胞介素 。 3） 血纖維蛋白 將動(dòng)物細(xì)胞與血纖維蛋白原混合 ， 然后加入凝血酶 。 凝血酶將血纖維蛋白原轉(zhuǎn)化為不溶性的血纖維蛋白 ， 將動(dòng)物細(xì)胞固定在其中 。 血纖維蛋白可以促進(jìn)細(xì)胞貼壁 ， 因此兩種類(lèi)型的細(xì)胞都適于培養(yǎng) 。 而且基質(zhì)高度多孔 ， 允許大分子物質(zhì)的自由擴(kuò)散 。 但機(jī)械強(qiáng)度差 ， 對(duì)剪切力很敏感 。 三 、 中空纖維 中空纖維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是模擬細(xì)胞在體內(nèi)生長(zhǎng)的三維狀態(tài) ， 利用一種人工的 “ 毛細(xì)管 ” 即中空纖維給培養(yǎng)的細(xì)胞提供物質(zhì)代謝條件而建立的一種體外培養(yǎng)系統(tǒng) 。 中空纖維培養(yǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)剪切 、 高傳質(zhì) 、 營(yíng)養(yǎng)成分的選擇性滲入 ， 使培養(yǎng)細(xì)胞和產(chǎn)物密度都可達(dá)到比較高的水平 。 缺點(diǎn)是膜的污染和堵塞 ， 觀察困難 ， 細(xì)胞生長(zhǎng)或過(guò)量氣體產(chǎn)生會(huì)破壞纖維 。 中空纖維培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是讓細(xì)胞在管束外空間生長(zhǎng) ， 以達(dá)到更高的細(xì)胞培養(yǎng)密度 。 目前中空纖維反應(yīng)器已進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn) ，主要用于培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞來(lái)生產(chǎn)單克隆抗體 。 四 、 微囊化 微囊化培養(yǎng)技術(shù)其要點(diǎn)是：在無(wú)菌條件下將擬培養(yǎng)的細(xì)胞 、 生物活性物質(zhì)及生長(zhǎng)介質(zhì)共同包裹在薄的半透膜中形成微囊 ， 再將微囊放入培養(yǎng)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng) 。 生長(zhǎng)介質(zhì)為 %海藻酸鈉溶液 ，半透膜由多聚賴(lài)氨酸形成 。 培養(yǎng)系統(tǒng)可采用攪拌式或氣升式反應(yīng)器系統(tǒng) 。 實(shí)驗(yàn)證實(shí) ， 采用批式和連續(xù)灌注式培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞生產(chǎn)單克隆抗體 ， 在727 d 微囊內(nèi)抗體濃度可達(dá) 12505300 mg/ L。 利用微囊包裹具有特定功能的組織細(xì)胞，形成免疫隔離的人工細(xì)胞，以此植入疾病動(dòng)物或病人體內(nèi)。 1980 年報(bào)道了微囊化胰島移植治療糖尿病。他們將同種大鼠胰島用海藻酸 聚賴(lài)氨酸 聚乙烯亞胺包埋后植入鏈脲霉素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠體內(nèi)，在未用免疫抑制劑的情況下，控制大鼠血糖正常達(dá)一年左右。 固定化方法的選擇 一 、 培養(yǎng)規(guī)模 由于各種固定化系統(tǒng)可以獲得相同的細(xì)胞密度 ，且細(xì)胞的產(chǎn)率主要取決于細(xì)胞的擴(kuò)散 ， 因此反應(yīng)器的體積是培養(yǎng)規(guī)模放大的主要決定因素 。 雖然微載體系統(tǒng)可以提供最大的單元操作 ， 但其他系統(tǒng)也可以通過(guò)增加單元套數(shù)而獲得放大 。 二 、 培養(yǎng)方式 除了海藻酸鈣包埋法外 ， 其他固定化基質(zhì)都是多孔型的 ， 能允許大分子物質(zhì)自由出入 ，因此可實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)產(chǎn)物的連續(xù)生產(chǎn) 。 在凝膠珠和微囊中可使蛋白產(chǎn)物積聚到很高的濃度 ， 給后續(xù)的分離純化處理帶來(lái)方便 ， 并大大降低了生產(chǎn)成本 。 三 、 所培養(yǎng)的細(xì)胞類(lèi)型 大多數(shù)固定化系統(tǒng)都適用于貼壁型細(xì)胞的培養(yǎng) 。 而在吸附非貼壁型細(xì)胞時(shí) ， 由于吸附力弱 ， 易出現(xiàn)細(xì)胞泄露 。 四 、 制備方法的難易和成本 由于固定化基質(zhì)類(lèi)型比較復(fù)雜 ， 因此各種固定化方法的成本很難比較 。 海藻酸鹽和瓊脂糖是以化學(xué)試劑形式出售；膠原珠是以無(wú)菌形式提供給使用者 ， 以便于接種 。 固定化培養(yǎng)存在的問(wèn)題 (1)固定化細(xì)胞培養(yǎng)的細(xì)胞密度較一般懸浮培養(yǎng)高 10100 倍 ，但同時(shí)也帶來(lái)了如何保證足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧的傳遞問(wèn)題 。 (2) 細(xì)胞群體在大規(guī)模 、 長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)過(guò)程中分泌產(chǎn)物能力的丟失或產(chǎn)物活性的降低依然是細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域深感棘手的問(wèn)題 。包埋在凝膠或微囊中死亡的細(xì)胞會(huì)對(duì)其他細(xì)胞產(chǎn)生污染和毒害作用 。 (3) 培養(yǎng)基及固定化基質(zhì)價(jià)格昂貴 ， 生產(chǎn)成本高居不下 。 尤其是高效的微載體細(xì)胞培養(yǎng)介質(zhì) ， 銷(xiāo)售價(jià)格一直呈上漲趨勢(shì) 。 (4) 目前對(duì)細(xì)胞代謝和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的研究以及在線監(jiān)測(cè)水平還遠(yuǎn)不足以設(shè)計(jì)出確定的優(yōu)化培養(yǎng)系統(tǒng) ， 從而導(dǎo)致昂貴培養(yǎng)基的浪費(fèi) 。 固定化動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的展望 固定化動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)工程發(fā)展的總方向是大型化 、 自動(dòng)化 、 精巧化 、 低成本 、 高細(xì)胞密度 、 高目的產(chǎn)品產(chǎn)量 。 從國(guó)際上的發(fā)展趨勢(shì)看 ， 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)主要有： （ 1） 開(kāi)發(fā)細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器和培養(yǎng)系統(tǒng)； （ 2) 開(kāi)發(fā)培養(yǎng)貼壁細(xì)胞的載體； （ 3) 開(kāi)發(fā)微囊技術(shù)； （ 4) 開(kāi)發(fā)雜交 、 重組技術(shù)；
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