植物細(xì)胞工程課件第四章細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)技術(shù)(編輯修改稿)
2025-04-15 12:41 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 nk bioreactor) 氣升式反應(yīng)器 (Airlift bioreactor) 填充床反應(yīng)器 (Packed bed bioreactor) 流化床反應(yīng)器（ Fluidized bed reactor） ５、中空纖維反應(yīng)器 (Hollow fiber bioreactor) ? 供氧方式的改進(jìn) １、攪拌式生物反應(yīng)器 (Stirred tank bioreactor) 圖 410 Spier設(shè)計(jì)的籠式通氣裝置 圖 411 CelliGen籠式通氣攪拌器 圖 412 CelliGen細(xì)胞培養(yǎng)罐 圖 413 CellCul50Ａ細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器 ? 攪拌槳的改進(jìn) 反應(yīng)器中的攪拌槳主要有兩種類型：一種是 放射向流葉輪 ，一種是 軸向流葉輪 。 在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中宜采用軸向流攪拌槳，使流體流動(dòng)的方向平行于軸向。 圖 412 兩種攪拌槳的形狀 圖 415 兩種攪拌槳產(chǎn)生的流動(dòng)情形 ? 1979年， Katinger等人首次應(yīng)用氣生式生物反應(yīng)器進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)。 ? 英國(guó) Celltech公司是應(yīng)用氣升式生物反應(yīng)器進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的成功范例。 – 1985年應(yīng)用 100L規(guī)模的氣升式生物反應(yīng)器大規(guī)模培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞 。 – 目前已開(kāi)發(fā)出 10000L規(guī)模的氣升式生物反應(yīng)器用于各類單抗的大量生產(chǎn)。 氣升式反應(yīng)器 (Airlift bioreactor) 圖 416 氣升式反應(yīng)器類型 (a)— 內(nèi)循環(huán)式； (b)— 外循環(huán)式 流化床反應(yīng)器（ Fluidized bed reactor） 圖 417 流化床結(jié)構(gòu)示意圖 填充床反應(yīng)器 (Packed bed bioreactor) 空 氣 入 口空 氣 出 口固 定 有 細(xì) 胞 的 篩 網(wǎng)包 埋 有 細(xì) 胞 的 顆 粒培 養(yǎng) 液 入 口培 養(yǎng) 液 出 口流 化 床 反 應(yīng) 器 填 充 床 反 應(yīng) 器培 養(yǎng) 液圖 418 CelliGen Plus填充床反應(yīng)器 ５、中空纖維反應(yīng)器 ( hollow fiber bioreactor) 圖 419 中空纖維管掃描圖片及其反應(yīng)器示意圖 實(shí)驗(yàn)室規(guī)模反應(yīng)器 工業(yè)規(guī)模反應(yīng)器 ? 100 L ~500,000 L Process control and monitoring ? Process parameters to be monitors Sugar consumption pH Temperature Fermentation time (h) Agitation Cell Dry Weight Product Computer softwares have been developed to monitor and change the process on line （二）新型動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)反應(yīng)器 圖 420 CellCube貼壁細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng) ?CellCube細(xì)胞方塊 圖 421搖袋式細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器工作示意 圖 ? 旋轉(zhuǎn)式細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng) (the rotary cell culture syetem， RCCS) ?搖袋式細(xì)胞培養(yǎng)生物反應(yīng)器 (Wave Bioreactor) (三 )反應(yīng)器培養(yǎng)中的關(guān)鍵問(wèn)題及解決途徑 ? 攪拌槳設(shè)計(jì) ? 加設(shè)導(dǎo)流筒 ? 減小氣泡尺寸 ? 供氧方式的改變 細(xì)胞規(guī)模化培養(yǎng)的主要技術(shù)環(huán)節(jié) 種子細(xì)胞的繁殖與培養(yǎng)系統(tǒng)的建立 細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)與調(diào)控 目的產(chǎn)物的分離與純化 種子細(xì)胞的繁殖與培養(yǎng)系統(tǒng)的建立 種子細(xì)胞選擇 外植體選擇 高產(chǎn)細(xì)胞選擇 植物類型 ：植物細(xì)胞的遺傳基礎(chǔ)是天然產(chǎn)物生產(chǎn)的基本影響因素 ， 不同植物產(chǎn)生的天然產(chǎn)物種類之所以不同 ， 從根本上來(lái)說(shuō)是因?yàn)樗鼈兙哂胁煌倪z傳基礎(chǔ) 。 在確定生產(chǎn)某一種化合物以后 ，首先必須準(zhǔn)確選擇那些能夠產(chǎn)生目的化合物的植物種類及其品種或單株 。 組織器官 ：由于天然產(chǎn)物一般為次生代謝產(chǎn)物 ，而植物次生代謝產(chǎn)物的積累具有組織器官特異性 ，因此 ， 在起始細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)應(yīng)盡量選擇自然狀態(tài)下產(chǎn)生天然產(chǎn)物的器官 、 組織為外植體 。 部分代表性植物次生產(chǎn)物及其植物資源 * 工業(yè)用途 次生產(chǎn)物 植物資源 醫(yī)藥 可待因 （ 植物堿 ） Papaver somniferm 薯蕷皂苷配基 Dioscorea deltoidea 奎寧 Cinchona ledgeriana 地高辛 （ 異羥基洋地黃毒苷原 ） Digitalis lanata 莨菪胺 Datura strathus 長(zhǎng)春花堿 Catharanthus roseus 農(nóng)業(yè)化學(xué) 除蟲(chóng)菊酯 Chrysanthemum cinerariaefolium 食品 ， 飲料 Thanmatin Thanumatococcus danielli 化妝品 茉莉油 Jasmimum spp. （引自 Ramawat和 Merillon， 1999 ） 有效成分分析 懸浮細(xì)胞系 單細(xì)胞克隆 種細(xì)胞增殖 在大多數(shù)情況下 ， 來(lái)自起始材料的細(xì)胞系通常是一個(gè)異質(zhì)細(xì)胞群體 ， 細(xì)胞間在次生產(chǎn)物積累能力上有很大差異 。 為了提高篩選效率 ， 還可根據(jù)后續(xù)的培養(yǎng)條件適當(dāng)增加選擇壓力 ， 也可采用一些突變的方法進(jìn)行高產(chǎn)突變細(xì)胞系篩選 。 種子細(xì)胞增殖與放大培養(yǎng) 種子細(xì)胞的增殖與放大培養(yǎng) ， 是建立細(xì)胞規(guī)?；囵B(yǎng)體系的中間環(huán)節(jié) 。 目的之一是要獲得大量的活躍生長(zhǎng)的細(xì)胞群體 ， 為細(xì)胞大批量生產(chǎn)準(zhǔn)備基礎(chǔ)材料 。 目的之二是為大體積反應(yīng)器培養(yǎng)提供技術(shù)參數(shù) 。 大規(guī)模培養(yǎng)體系的建立 成批 培養(yǎng) 連續(xù) 培養(yǎng) 半連續(xù) 培養(yǎng) 在一個(gè)培養(yǎng)體積中接種細(xì)胞和添加培養(yǎng)基后 ， 中途不添加培養(yǎng)基也不更換培養(yǎng)基的方式 。 其細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)與實(shí)驗(yàn)室搖瓶培養(yǎng)一致 ，成典型的 “ S”生長(zhǎng)曲線 。 在一個(gè)培養(yǎng)周期中 ，當(dāng)細(xì)胞生長(zhǎng)進(jìn)入緩慢生長(zhǎng)達(dá)到靜止期時(shí) ， 往往是細(xì)胞次生代謝產(chǎn)物積累的時(shí)期 ， 此時(shí)應(yīng)盡可能維持細(xì)胞活性 ， 延長(zhǎng)生產(chǎn)周期 ， 以便獲得較高的產(chǎn)物積累 。 成批培養(yǎng)（ batch culture） 成批培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)是培養(yǎng)裝置和操作簡(jiǎn)單 ，但在培養(yǎng)過(guò)程中細(xì)胞生長(zhǎng) 、 產(chǎn)物積累 、 以及培養(yǎng)基的物理狀態(tài)常常隨時(shí)間變化而變化 ， 培養(yǎng)檢測(cè)十分困難 。 同時(shí) ， 成批培養(yǎng)的周期較短 ，一個(gè)培養(yǎng)周期后細(xì)胞和培養(yǎng)液同時(shí)取出用于目的產(chǎn)物提取 ， 下一個(gè)培養(yǎng)周期必須重新接種種子細(xì)胞 ， 因此
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