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動物細胞大規模培養用生物反應器簡介

動物細胞培養技術能否大規模工業化、商業化，關鍵在于能否設計出合適的生物反應器（bioreactor）。由于動物細胞與微生物細胞有很大差異，傳統的微生物反應器顯然不適用于動物細胞的大規模培養。首先必須滿足在低剪切力及良好的混合狀態下，能夠提供充足的氧以供細胞生長及細胞進行產物的合成。 
一、生物反應器分類 
目前，動物細胞培養用生物反應器主要包括：轉瓶培養器、塑料袋增殖器、填充床反應器、多層板反應器、螺旋膜反應器、管式螺旋反應器、陶質矩形通道蜂窩狀反應器、流化床反應器、中空纖維及其它膜式反應器、攪拌反應器、氣升式反應器等。 按其培養細胞的方式不同，這些反應可分為以下三類： 
1.懸浮培養用反應器：如攪拌反應器、中空纖維反應器、陶質矩形通道蜂窩狀反應器、氣升式反應器；  
2.貼壁培養用反應器：如攪拌反應器（微載體培養）、玻璃珠床反應器、中空纖維反應器、陶質矩形通道蜂窩狀反應器； 
3.包埋培養用反應器：如流化床反應器、固化床反應器。 
二、攪拌罐生長反應器 這是羅經典、最早被采用的一種生物反應器。此類反應器與傳統的微生物生物反應器類似，真對動物細胞培養的特點，采用了不同的攪拌器及通氣方式。通過攪拌器的作用使細胞和養分在培養液中均勻分布，使養分充分被細胞利用，并增大氣液接觸面，有利于氧的傳遞。現已開發的有：籠式通氣攪拌器、雙層籠式通氣攪拌器、槳式攪拌器、海般式攪拌器等。 
三、氣升式生物反應器 1979年首次應用氣升式生物反應器成功的進行了動物細胞的懸浮培養。氣升式生物反應器的話優點： 
●罐內液體流動溫和均勻，產生剪切力小，對細胞損傷較小； 
●可直接噴射空氣供氧，因而氧傳遞率gao； 
●液體循環量大，細胞和養分都能均勻分布于培養液中； 
●結構簡單，利于密封并降低了造價。 常用的氣升式反應器有三種：內循環式氣升式、外循環式氣升式、內外循環式氣升式生物反應器。 
四、鼓泡式生物反應器 與氣升式反應器相類似，是利用氣體鼓泡來進行供氧及混合，其設計原理與氣升式生物反應器也相同。 
五、中空纖維生物反應器 用途較廣，既可用于懸浮細胞的培養，又可用于貼壁細胞的培養。其原理是：模擬細胞在體內生長的三維狀態，利用反應器內數千根中空纖維的縱向布置，提供細胞近似生理條件的體外生長微環境，使細胞不斷生長。中空纖維是一種細微的管狀結構，管壁為極薄的半透膜，富含毛細管，培養時纖維管內灌流充以氧氣的無血清培養液，管外壁則供細胞黏附生長，營養物質通過半透膜從管內滲透出來供細胞生長；對于血清等大分子營養物，劃必須從管外灌入，否則會被半透膜阻隔不能被細胞利用；細胞的代謝廢物也可通過半透膜滲入管內，避免了過量代謝物對細胞的毒害作用。占地空間少；細胞產量高，細胞密度可達109數量級；生產成本低，且細胞培養維持時間長，適用于長期分泌的細胞。

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