动物细胞的微囊化培养

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1、第四章动物细胞的微囊化培养动物细胞虽可像微生物细胞一样，在人工控制条件的生物反应器中进行大规模培养，但其细胞结构和培养特性与微生物细胞相比，有显著差别：①动物细胞比微生物细胞大得多，无细胞壁，机械强度低，对剪切力敏感，适应环境能力差②倍增时间长，生长缓慢，易受微生物污染，培养时须用抗生素③培养过程需氧量少(氧传质系数KLa大于10h-1即可满足每毫升107个细胞的生长)④培养过程中细胞相互粘连以集群形式存在⑤原代培养细胞一般繁殖50代即退化死亡⑥代谢产物具有生物活性，生产成本高，但附加值也高。动物细胞培养的一般特点动物细胞

2、大规模培养存在的困难1、动物细胞生长速率慢，产物的生产率也低，从而造成产物浓度也低。2、动物细胞培养基成分复杂，价格昂贵。3、动物细胞没有细胞壁，易受机械搅拌所引起的剪切力的影响。4、常规的细胞培养方法也不太适用于大规模培养。上述这些限制造成了大规模动物细胞培养所需费用高，技术难度大（规模越大、影响也越大）。随着生物工程的发展，使得很多原先只有动物体产生的蛋白质可由重组微生物生产，如重组大肠杆菌表达和生产人胰岛素和人生长激素。然而，由于微生物细胞缺乏蛋白质的转录后修饰机制，由重组微生物产生的不少蛋白质分子不具有所期待的生物

3、学功能和活力。动物细胞的大规模的培养确有不小的困难，但它的优点也是很明显的、诱人的，关键是如何提高细胞在反应器内的密度，提高细胞的稳定性以及生产率。动物细胞的固定化以及培养是解决问题的有效途径。优缺点优点：①可防止细胞在培养过程中受到物理损伤.②活性蛋白不能从囊中自由出入半透膜，从而提高细胞密度和产物含量，并方便分离纯化处理.缺点：①微囊制作复杂，成功率不高.②微囊内死亡的细胞会污染正常产物.③收集产物必须破壁，不能实现生产连续化.微囊化培养微囊（Microcapsules）技术是一种利用天然的或合成的高分子成膜材料（囊材

4、）把液体或固体（囊心物）包嵌形成直径1~5000μm（通常为5~250μm）微小胶囊的技术。微囊的制备技术起源于20世纪50年代，在70年代中期得到迅猛发展，并且出现了许多微囊化产品和工艺。微囊技术可广泛用于医药、食品、农药、饲料、化妆品、染料等领域。微囊制备方法1、人工界面聚合法此方法是将芯材物乳化或分散在一个有壁材的连续相中，然后在芯材物的表面通过单体聚合反应而形成微囊。参加聚合反应的单体，一种是水溶性的，另一种是油溶性的，它们分别位于囊心液滴的内部和外部，并在囊心液滴的表面上反应形成聚合物薄膜。利用界面聚合法可以使疏

5、水性材料的溶液或分散液微胶囊化，也可以使亲水性材料的水溶液或分散液微胶囊化。2、定位聚合反应在定位聚合反应中，高分子单体和预聚物置于油相中，通过提高温度或者使用具有表面活性的酸性催化剂来引发界面聚合反应。如果活性成分为固体，在单体或预聚物加入之前先将固体活性成分溶解在与水不互溶的有机溶剂中。3、凝聚法在此工艺中，含有预分散活性物质的阳离子高分子溶液与另一相反电荷的高分子溶液反应。一般使用明胶（阳离子）和阿拉伯胶（阴离子）。首先，在热的明胶溶液中制备好囊芯物质的悬浮液或乳液，接着加人稀释的阿拉伯胶溶液，将pH值降至4.5以下

6、，它促进了作为核芯的分散颗粒周围明胶的凝固，当降低温度时，明胶出现并形成软的胶囊，接着加人醛类交联剂（如戊二醛）使软胶囊硬化，提高pH值至9并加热。硬的胶囊可通过离心、过滤、喷雾干燥或其他方式分离出来。4、微囊悬浮液喷雾干燥法微囊的悬浮液可用喷雾干燥制成微囊粒剂，一般需要另外的分散剂来满足在水中再分散的需要。含有活性物质和高分子的料浆也可进行喷雾干燥，使高分子在固体囊芯颗粒周围形成膜或囊壁。活性物质的料浆必须在合适的分散剂作用下先预磨成较细的颗粒。一旦喷雾干燥除去水分，就能得到粉粒状产品，平均粒径在100-300μm之间。

7、粒径大小取决于喷雾干燥器的尺寸、干燥室的喷嘴种类、料浆流量、干燥温度等因素。5、融解冷却的分散液制微囊法在此工艺中，囊芯材料分散在融解的石蜡中，低温条件下在水中形成乳液，石蜡固化形成微胶囊壁。冷却速度和搅拌条件决定了胶囊的形状和大小。6、溶剂蒸发法需要微囊化的活性物质和形成囊壁材料的高分子同时溶解在具有挥发性、与水不互溶的有机溶剂中，活性物质和高分子也必须互不相溶。高分子和活性成分的溶液在表面活性剂的作用下预先乳化。然后通过加热或减压蒸馏除去溶剂，溶剂蒸发后，高分子被分离出来并在乳液粒子表面形成连续的膜。细胞的固定化培养方

8、法一、吸附1）多孔陶瓷美国某公司开发了一种完全自动化的细胞培养系统，该系统的核心是陶质矩形蜂窝状生物反应器。反应器构型是一圆筒内装置有许多陶质矩形通道的蜂窝状圆柱体，可提供一定的生长表面积，既可用于培养悬浮生长的细胞，又可用于培养贴壁依靠性细胞。该系统可以连续化生产蛋白质。由于产物直接分泌到培养基中，给