微(wei)載(zai)體生物反(fan)應器的(de)應用(yong)

標(biao)簽：生物反(fan)應器  載(zai)體 生物技(ji)術
   微(wei)載(zai)體生物反(fan)應器是(shi)壹(yi)種用(yong)於(yu)大(da)批(pi)量培養(yang)哺乳(ru)動(dong)物(wu)細(xi)胞(bao)的(de)生物反(fan)應器，它(ta)即可(ke)以(yi)滿足(zu)培養(yang)依(yi)賴(lai)貼(tie)壁和非(fei)貼壁(bi)的(de)哺乳(ru)動(dong)物(wu)細(xi)胞(bao)，還(hai)滿足(zu)於(yu)多管陣(zhen)列(lie)的(de)生物反(fan)應器系(xi)統(tong)的(de)所(suo)需條件。
    近年來，創造(zao)生物活(huo)性(xing)分(fen)子（包括單(dan)克(ke)隆(long)抗體(ti)）的新(xin)技術創造(zao)了(le)壹(yi)個蓬勃(bo)發(fa)展的(de)生物技(ji)術產業。目(mu)前將(jiang)基(ji)因導入(ru)細胞(bao)這(zhe)項(xiang)技(ji)術的發展也(ye)相(xiang)對區域(yu)成熟，大規(gui)模生產生物細(xi)胞(bao)的(de)生物反(fan)應器也(ye)是(shi)層(ceng)出(chu)不(bu)窮。常見(jian)的類(lei)型主要(yao)可(ke)分(fen)為(wei)微(wei)生物發(fa)酵培養(yang)系(xi)統(tong)和(he)細(xi)胞(bao)培養(yang)系(xi)統(tong)。微(wei)生物發(fa)酵系(xi)統(tong)通(tong)常(chang)很(hen)少用(yong)於(yu)規(gui)模化(hua)生產當前所需的生物分(fen)子，這主要(yao)是(shi)因(yin)為(wei)細(xi)菌(jun)產生的蛋(dan)白質(zhi)不(bu)同(tong)於哺乳(ru)動(dong)物(wu)細(xi)胞(bao)的(de)蛋(dan)白質(zhi)。因(yin)此(ci)，哺乳(ru)動(dong)物(wu)細(xi)胞(bao)生長正(zheng)在成為(wei)醫(yi)藥產品生產中壹(yi)個(ge)非(fei)常重(zhong)要(yao)的領(ling)域(yu)。90年代初，在生物反(fan)應器領(ling)域(yu)中，氧(yang)轉移不(bu)足(zu)成為(wei)哺乳(ru)動(dong)物(wu)細(xi)胞(bao)生長的(de)生物反(fan)應器的(de)所面臨(lin)的主要(yao)問(wen)題。
例(li)如(ru)，單(dan)克(ke)隆(long)抗體(ti)的體(ti)內生產涉(she)及用(yong)產生抗體(ti)的雜(za)交(jiao)瘤細胞(bao)對小鼠(shu)進行(xing)腹(fu)膜內接種(zhong)，然(ran)後收(shou)集(ji)富(fu)含抗(kang)體(ti)的(de)腹(fu)水(shui)。然(ran)而(er)，壹(yi)只(zhi)小(xiao)鼠(shu)通常(chang)需要長達 8 周的(de)時(shi)間才(cai)能(neng)產生 40-200 毫克(ke)的抗體(ti)，而(er)且(qie)回(hui)收(shou)的(de)抗(kang)體(ti)被(bei)小(xiao)鼠(shu)蛋(dan)白質(zhi)汙(wu)染，當註(zhu)射到人體中(zhong)時(shi)會導(dao)致(zhi)血(xue)清(qing)病(bing)。此(ci)外(wai)，老鼠(shu)的維(wei)護成本很(hen)高，而(er)且(qie)生產成本不(bu)會(hui)隨著規模的擴(kuo)大而(er)降(jiang)低(di)。此(ci)外(wai)，不(bu)能(neng)在小鼠(shu)中培養(yang)人單(dan)克(ke)隆(long)抗體(ti)。
鑒於(yu)上(shang)述(shu)缺點(dian)，通(tong)常使用(yong)分(fen)批(pi)或連續(xu)系統(tong)的(de)體(ti)外培養(yang)技(ji)術(shu)來進行(xing)細(xi)胞(bao)的(de)大批(pi)量成產。然而(er)，體(ti)外(wai)細(xi)胞(bao)密(mi)度(du)通常(chang)不(bu)超(chao)過1×10 7 個(ge)細(xi)胞(bao)/ml，所(suo)得產物濃(nong)度(du)也(ye)較(jiao)低（0.01-0.1 mg/ml vs. 1-10 mg/ml 體(ti)內）。


     分(fen)批(pi)培養(yang)涉(she)及在壹批(pi)培養(yang)基(ji)中(zhong)生長，而(er)不(bu)是(shi)嘗(chang)試(shi)從細(xi)胞(bao)中(zhong)連續(xu)分(fen)離(li)培養(yang)基(ji)和(he)產品。分(fen)批(pi)培養(yang)系(xi)統(tong)的(de)壹(yi)個主要(yao)問(wen)題是(shi)氧(yang)氣(qi)轉移不(bu)良(liang)。哺乳(ru)動(dong)物(wu)細(xi)胞(bao)需氧(yang)量介於(yu) 0.053 毫摩爾(er) O 2 /L-hr-10 6細胞(bao)/毫升至 0.59 毫摩爾(er) O 2 /L-hr-10 6 之間細(xi)胞(bao)/毫升。與微(wei)生物發(fa)酵不(bu)同(tong)的是(shi)，由(you)於哺乳(ru)動(dong)物(wu)細(xi)胞(bao)缺(que)乏剛性(xing)細(xi)胞(bao)壁(bi)並且通常無法(fa)承(cheng)受(shou)由(you)此(ci)產生的剪(jian)切力(li)，因(yin)此(ci)無法(fa)迫(po)使氧(yang)氣(qi)氣(qi)泡(pao)通(tong)過反(fan)應器。後來改善(shan)了(le)細(xi)胞(bao)充(chong)氣(qi)的方(fang)法(fa)，例(li)如(ru)使用(yong)氣(qi)升對流力(li)和(he)限(xian)制葉(ye)輪技術(shu)。然而(er)，這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)只(zhi)能(neng)減少對細胞(bao)的(de)剪(jian)切力(li)和(he)物理創(chuang)傷，並不(bu)能(neng)消除這些(xie)問(wen)題。盡管如(ru)此(ci)，細(xi)胞(bao)產量仍然(ran)受(shou)到氧(yang)濃(nong)度(du)的限(xian)制。這種(zhong)培養(yang)方(fang)式(shi)的另(ling)壹(yi)個(ge)重要的(de)問(wen)題是(shi)消(xiao)除廢物(wu)的(de)問(wen)題。離(li)心可(ke)用(yong)於(yu)去除舊培養(yang)基(ji)，但這會(hui)增(zeng)加汙染(ran)的可(ke)能(neng)性(xing)，也(ye)會導(dao)致(zhi)大(da)量細胞(bao)損(sun)傷。
還(hai)有壹種(zhong)規模化(hua)細胞(bao)培養(yang)方(fang)式(shi)是(shi)將(jiang)細(xi)胞(bao)封(feng)裝(zhuang)在海藻(zao)酸(suan)鹽(yan)凝(ning)膠或海藻(zao)酸(suan)鹽(yan)凝(ning)膠中，並被(bei)具(ju)有可(ke)控(kong)孔(kong)的半(ban)透(tou)聚合物(wu)膜(mo)包圍(wei)，這(zhe)是(shi)培養(yang)哺乳(ru)動(dong)物(wu)細(xi)胞(bao)的(de)另壹種方(fang)法(fa)。在前壹種(zhong)程序(xu)中(zhong)，細(xi)胞(bao)蛋(dan)白質(zhi)進入(ru)培養(yang)基(ji)，而(er)在後壹(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)中(zhong)，產品被(bei)困在珠子中，然後必(bi)須(xu)破(po)裂以(yi)釋放(fang)產品。雖然這可(ke)以(yi)產生高濃(nong)度(du)的抗(kang)體，但這兩(liang)種方(fang)法(fa)都(dou)是(shi)有(you)限(xian)的，因(yin)為(wei)細(xi)胞(bao)最(zui)終(zhong)會破(po)壞珠子並受(shou)到所(suo)有(you)批(pi)處理過程(cheng)的(de)限(xian)制。
     連續(xu)培養(yang)包(bao)括(kuo)在連續(xu)的基礎上(shang)從培養(yang)基(ji)中(zhong)分(fen)離(li)細胞(bao)。幾(ji)種方(fang)法(fa)包(bao)括(kuo)恒化(hua)器細(xi)胞(bao)保(bao)留和細胞(bao)保(bao)護系統(tong)（例(li)如(ru)，中(zhong)空(kong)纖(xian)維(wei)、陶瓷(ci)盒）。與分(fen)批(pi)培養(yang)相(xiang)比(bi)，連續(xu)培養(yang)的(de)主要(yao)優(you)點(dian)是(shi)能(neng)夠控制關(guan)鍵培養(yang)基(ji)成分(fen)的(de)濃(nong)度(du)；在毒性(xing)積(ji)累發生之前清除廢物(wu)的(de)能力(li)；將(jiang)細(xi)胞(bao)培養(yang)物(wu)保(bao)持(chi)在其(qi)生長狀態(tai)更(geng)長(chang)時(shi)間的(de)能(neng)力(li)；以(yi)及重(zhong)復(fu)使用(yong)培養(yang)基(ji)和(he)昂(ang)貴的(de)生長因(yin)子、血清和其(qi)他添(tian)加劑的能力(li)。
     細(xi)胞(bao)滯(zhi)留生產受(shou)益(yi)於培養(yang)基(ji)的(de)連續(xu)流動(dong)，通(tong)過去除生長抑制劑和為(wei)細(xi)胞(bao)提(ti)供(gong)新鮮的營(ying)養(yang)來源，導致(zhi)更(geng)高(gao)的(de)細(xi)胞(bao)密(mi)度(du)和產品產量。許(xu)多(duo)細(xi)胞(bao)滯(zhi)留系統(tong)利(li)用(yong)微(wei)載(zai)體來培養(yang)貼(tie)壁(bi)依(yi)賴性(xing)細(xi)胞(bao)。微(wei)載(zai)體的(de)包括(kuo)中空(kong)玻璃(li)微球(qiu)和帶電(dian)或膠原包(bao)被(bei)的(de)微(wei)球(qiu)。這(zhe)些(xie)微載(zai)體除了能(neng)夠提(ti)供(gong)大的附(fu)著表(biao)面外，還(hai)可(ke)以(yi)促(cu)進懸(xuan)浮(fu)和分(fen)離(li)。
     在該領(ling)域(yu)還(hai)有另壹(yi)種細胞(bao)培養(yang)方(fang)法(fa)：中(zhong)空(kong)纖(xian)維(wei)反應器系(xi)統(tong)，它(ta)是(shi)通(tong)過中(zhong)空(kong)毛細(xi)管灌註培養(yang)基(ji)，使細(xi)胞(bao)暴露於更(geng)自(zi)然(ran)的(de)環境中。細胞(bao)可(ke)以(yi)由(you)恒定(ding)流(liu)量的新(xin)鮮培養(yang)基(ji)和(he)氣(qi)體支(zhi)持(chi)，並且可(ke)以(yi)直(zhi)接去除產物。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)的(de)壹(yi)個缺點(dian)在於細(xi)胞(bao)在毛細(xi)管周圍(wei)和(he)之(zhi)間生長並最終(zhong)破(po)壞纖(xian)維(wei)，因此(ci)，該反(fan)應器系(xi)統(tong)不(bu)能(neng)長時(shi)間運(yun)行，並且難以(yi)去除培養(yang)細(xi)胞(bao)。
中(zhong)空(kong)纖(xian)維(wei)反應器的(de)另壹個(ge)嚴重缺點(dian)是(shi)有(you)害(hai)的代謝和(he)營(ying)養(yang)梯(ti)度(du)沿(yan)著毛細(xi)管的長度(du)沿(yan)軸向和(he)徑(jing)向發(fa)展，因(yin)為(wei)需要介質(zhi)非(fei)常緩(huan)慢(man)地(di)流(liu)過具(ju)有窄內徑的(de)管。受(shou)溶(rong)解度(du)限(xian)制的氧(yang)氣(qi)和二氧(yang)化(hua)碳(tan)張(zhang)力(li)相(xiang)對集中於在管的兩(liang)端。另(ling)外(wai)，由(you)於(yu)培養(yang)基(ji)緩(huan)慢(man)流(liu)動(dong)，營(ying)養(yang)物(wu)的(de)分(fen)布(bu)容易(yi)受(shou)中(zhong)空(kong)纖(xian)維(wei)反應器中(zhong)的擴散(san)影響(xiang)而(er)導(dao)致(zhi)營(ying)養(yang)不(bu)均衡。

      近些年，技(ji)術(shu)革新(xin)後的(de)微(wei)載(zai)體培養(yang)生物反(fan)應器結(jie)合了全(quan)自動(dong)微(wei)電(dian)腦(nao)控(kong)氧(yang)系(xi)統(tong)有(you)效解決了氧(yang)轉移不(bu)足(zu)等(deng)棘手(shou)問(wen)題，成為(wei)規(gui)模化(hua)懸浮(fu)細胞(bao)培養(yang)、哺乳(ru)動(dong)物(wu)細(xi)胞(bao)培養(yang)的(de)主流(liu)實(shi)驗(yan)設備(bei)。
      蘇(su)州阿爾(er)法生物實(shi)驗(yan)器材有限(xian)公司(si)13年(nian)專註於實(shi)驗(yan)室儀器設備(bei)和生物試(shi)劑及耗(hao)材的專業供應，提(ti)供(gong)細胞(bao)培養(yang)的(de)設備(bei)主要(yao)包括生物反(fan)應器、生物發(fa)酵罐(guan)、微(wei)載(zai)體培養(yang)生物反(fan)應器、不(bu)銹(xiu)鋼微(wei)生物培養(yang)生物反(fan)應器、不(bu)銹(xiu)鋼發(fa)酵(jiao)罐、玻(bo)璃(li)發(fa)酵(jiao)罐(guan)等(deng)。