微載體培養(yǎng)技術(shù)(micro-carrier culture technique)于1967年被用于動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)。經(jīng)過三十余年的發(fā)展,該技術(shù)日趨完善和成熟,廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)疫苗、基因工程產(chǎn)品等。微載體培養(yǎng)是目前公認(rèn)最具發(fā)展前途的一種動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù),其兼具懸浮培養(yǎng)和貼壁培養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn),且容易放大。該技術(shù)已廣泛用于培養(yǎng)各類型細(xì)胞,如293細(xì)胞、成肌細(xì)胞、Vero細(xì)胞、CHO細(xì)胞。
一、 微載體
微載體是指直徑60-250 μm,能適用于貼壁細(xì)胞生長(zhǎng)的微珠。一般是由天然葡聚糖或者各種合成的聚合物組成。常用商品化微載體有三種:Cytodex1、2、3,Cytopore和Cytoline。
二、微載體培養(yǎng)原理與操作
其原理是將對(duì)細(xì)胞無害的微載體顆粒加入培養(yǎng)容器的培養(yǎng)液中,作為載體,使細(xì)胞在微載體表面附著生長(zhǎng),同時(shí)通過持續(xù)攪動(dòng)使微載體始終保持懸浮狀態(tài)。
貼壁依賴性細(xì)胞在微載體表面上的增殖,要經(jīng)歷黏附貼壁、生長(zhǎng)和擴(kuò)增三個(gè)階段。細(xì)胞只有貼附在固體基質(zhì)表面才能增殖,因此細(xì)胞在微載體表面的貼附是進(jìn)一步鋪展和生長(zhǎng)的關(guān)鍵。細(xì)胞主要通過靜電引力和范德華力與微載體黏附,這取決于細(xì)胞與微載體的接觸概率和相融性。
由于動(dòng)物細(xì)胞無細(xì)胞壁,對(duì)剪切力敏感,因此微載體培養(yǎng)在操作中對(duì)攪拌轉(zhuǎn)速及攪拌方式的要求都十分嚴(yán)格。微載體培養(yǎng)要求攪拌的速度非常慢,最大速度75 r/min。細(xì)胞微載體培養(yǎng)通常分為三個(gè)時(shí)期:貼壁期,過渡期和培養(yǎng)期。貼壁期和過渡期可以使用超低速細(xì)胞磁力攪拌系統(tǒng)進(jìn)行培養(yǎng),該系統(tǒng)具有超低的攪拌速度,剪切力小且能在低速下充分混勻細(xì)胞。
三、微載體培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)
產(chǎn)業(yè)化細(xì)胞培養(yǎng)首先需要提供足夠大的細(xì)胞生長(zhǎng)面積,使培養(yǎng)容器單位容積所提供的細(xì)胞生長(zhǎng)面積有所增加,從而提高疫苗和生化制劑的產(chǎn)量;其次需要加強(qiáng)和改善細(xì)胞培養(yǎng)的環(huán)境,有利于細(xì)胞生長(zhǎng);第三,細(xì)胞的均一化程度要高,在一個(gè)大發(fā)酵罐內(nèi)培養(yǎng)細(xì)胞,生長(zhǎng)環(huán)境需一致。要滿足以上三點(diǎn)要求,常規(guī)的培養(yǎng)瓶靜態(tài)培養(yǎng),甚至是轉(zhuǎn)瓶都很難滿足,而微載體培養(yǎng)技術(shù)則能很好的解決這些問題。
總結(jié)
綜上所述,微載體的優(yōu)勢(shì)可以歸納為以下幾點(diǎn):表面積/體積大,單位體積培養(yǎng)液的細(xì)胞產(chǎn)率高;把懸浮細(xì)胞和貼壁細(xì)胞培養(yǎng)融合在一起,兼有兩者的優(yōu)點(diǎn);可用簡(jiǎn)單的顯微鏡觀察細(xì)胞在微珠表面的生長(zhǎng)情況;簡(jiǎn)化細(xì)胞生長(zhǎng)過程中對(duì)各種環(huán)境因素的檢測(cè)和控制,重現(xiàn)性好;培養(yǎng)基利用率較高;放大容易;細(xì)胞收獲過程不復(fù)雜;勞動(dòng)強(qiáng)度;培養(yǎng)系統(tǒng)占地面積和空間小等。
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