攪拌式動(dòng)物細胞培養罐簡(jiǎn)介

　　攪拌式動(dòng)物細胞培養罐是多功能培養罐，設置有四氣混合系統， 可以通過(guò)配置對應的Spinfilter、無(wú)氣泡硅膠管通氣系統、低剪切力攪拌槳等配套配件后，用于動(dòng)物細胞的分批、流加連續培養。 通過(guò)變換攪拌槳和通氣方式也可作為微生物培養罐.可實(shí)現pH值、pO2、溫度、二氧化碳、營(yíng)養物自動(dòng)流加、攪拌速率等自動(dòng)化控制，可以通過(guò)計算機的遠程控制軟件對培養過(guò)程進(jìn)行嚴格的控制。 除了用于動(dòng)物細胞和微生物的培養外，該系統的能實(shí)現生物化學(xué)反應條件(例如pH值、溫度、流加)的精密范圍內控制， BC2生物反應器系統也可以應用于蛋白藥物PEG修飾反應過(guò)程的反應條件控制。

　　攪拌式動(dòng)物細胞培養罐是最經(jīng)典、最早被采用的一種細胞培養罐。在諸多細胞培養罐類(lèi)型中，該種培養罐最能體現動(dòng)物細胞培養罐的設計理念，它通常由罐體、管路、閥門(mén)、泵及馬達組成，由馬達帶動(dòng)槳葉混合培養液，通過(guò)攪拌器的作用使細胞和養分在培養液中均勻分布;罐體上安裝的不同傳感器，用以在線(xiàn)持續檢測培養液的pH、溫度、溶氧等重要參數;小罐體通常采用硼硅酸鹽玻璃制作，用于實(shí)驗室規模使用;大罐體采用不銹鋼材質(zhì)，用于大規模生產(chǎn)。目前，FDA批準的主流生產(chǎn)工藝是攪拌式動(dòng)物細胞培養罐流加培養工藝，也是當前動(dòng)物細胞大規模培養的主流。原因在于：攪拌式動(dòng)物細胞培養罐既可用于懸浮細胞培養，也適用于微載體貼壁細胞培養，培養工藝容易放大，可以為細胞的生長(cháng)和增殖提供均質(zhì)的環(huán)境;產(chǎn)品質(zhì)量穩定，非常適合于工廠(chǎng)化生產(chǎn)生物制品。雖然攪拌所產(chǎn)生的剪切力對細胞有害，但是通過(guò)改變槳葉的形狀和尺寸，或者是在培養基中添加一些血清、牛血清白蛋白、葡聚糖及非離子表面活性劑Pluronic F68 等，可降低剪切力造成的影響。攪拌式動(dòng)物細胞培養罐的細胞密度可達2×107 個(gè)/ml，并且生產(chǎn)放大工藝相對簡(jiǎn)單，懸浮細胞培養較易放大到萬(wàn)升規模以上。Lonza公司擁有8臺20000L的攪拌式動(dòng)物細胞培養罐，采用全懸浮培養技術(shù)生產(chǎn)抗體;Baxter公司在2008 年報道，利用8 周時(shí)間使Vero細胞微載體培養規模從1ml放大到6000L的規模;美國Genentech 公司使用12000L攪拌式動(dòng)物細胞培養罐培養CHO細胞，生產(chǎn)t-PA重組蛋白以及治療癌癥的生物藥物。工業(yè)應用細胞培養罐罐體通常由不銹鋼制造，按照耐壓容器要求進(jìn)行設計。罐體頂端或底部安裝馬達,驅動(dòng)槳葉進(jìn)行攪拌，帶動(dòng)液體介質(zhì)(培養液)的流動(dòng)，實(shí)現混合和傳質(zhì)效果;罐體頂端或側面安裝的在線(xiàn)傳感器(pH、溫度、溶氧等)，與控制器相聯(lián)，可以連續測定罐體培養液的培養參數;細胞培養罐自動(dòng)化程度越高，相應配備的傳感器數量也越多;在整個(gè)培養過(guò)程中，依靠各種不同的傳感器，細胞培養罐能夠在線(xiàn)(on line)連續監測和調整與細胞生長(cháng)、分化、增殖、凋亡有關(guān)的參數，使它們始終保持最佳組合;側面安裝有取樣閥，便于取樣;頂部具有燈鏡和視鏡，用于培養罐內部觀(guān)察;罐體底部安裝罐底隔膜閥，用于料液排放。罐體的設計還應利于在線(xiàn)清潔和滅菌，避免死角的出現。

　　細胞培養罐的支架管路，是培養罐提供氣(汽)體、液體的通道，通過(guò)各種閥門(mén)進(jìn)行管路的開(kāi)啟和關(guān)閉控制。通過(guò)電加熱、增壓泵、蠕動(dòng)泵、氣體過(guò)濾器、氣體流量計、氣體比例調節閥等裝置的檢測、運轉，維持反應器運行過(guò)程中的參數穩定。培養罐的控制器，用以采集培養罐運行時(shí)的各種狀態(tài)參數，并進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)控制。

　　攪拌式動(dòng)物細胞培養罐的基本功能

　　動(dòng)物細胞培養的條件要求復雜，為獲得更好的細胞培養效果，往往配備各種配件或儀器，以實(shí)現培養罐功能。細胞培養罐通常具備以下基本功能：

　　1) 攪拌控制功能。通過(guò)馬達帶動(dòng)攪拌槳葉攪拌，實(shí)現液體的均勻混合，帶動(dòng)細胞或載體的懸浮，并具有較低的剪切力，降低對細胞的損傷。細胞培養罐攪拌系統可分為磁力攪拌和機械密封攪拌兩種形式。前者采用先進(jìn)的磁力攪拌器裝置，使培養罐系統完全與外界隔絕，具有優(yōu)良的系統密封性，保證了反應器長(cháng)時(shí)間無(wú)菌運行安全性;后者采用改良的機械密封技術(shù)和獨特的操作方法，避免了傳統的機械密封泄露、不利于長(cháng)時(shí)間無(wú)菌運轉的弊端。

　　2) 溫度控制功能。動(dòng)物細胞培養罐采用夾套循環(huán)水進(jìn)行溫度控制，利用蒸汽或電加熱器進(jìn)行加熱，注入冷卻水進(jìn)行降溫。使用蒸汽加熱能迅速提高培養罐溫度，使用電加熱器提高了培養罐溫度控制的靈敏性和穩定性。

　　3) pH控制功能。使用pH電極進(jìn)行檢測，由控制程序PID自動(dòng)控制酸堿液的加入，實(shí)現pH控制。

　　4) 溶氧控制功能。使用溶氧電極進(jìn)行檢測，由控制程序PID自動(dòng)控制氣體的加入，實(shí)現溶氧的控制。

　　5) 液位控制功能。使用培養罐進(jìn)行灌流培養時(shí)，為保持培養體積的恒定，可使用液位電極或稱(chēng)重模塊來(lái)實(shí)現控制。

　　6) 細胞截留功能。使用培養罐進(jìn)行灌流培養時(shí)，使用旋轉過(guò)濾器將細胞截留在反應器之內，可提高細胞培養密度。

　　7) 蒸汽滅菌功能。動(dòng)物細胞培養罐具備手動(dòng)滅菌和自動(dòng)滅菌兩種方式，能夠穩定實(shí)現在線(xiàn)蒸汽滅菌功能。

　　8) PID 軟件控制功能。動(dòng)物細胞培養罐采用觸摸屏控制和計算機終端遠程控制兩種模式，具有數據顯示、工藝狀態(tài)顯示， 工藝參數控制、校正，數據記錄存儲、歷史數據查詢(xún)等功能，符合GMP 管理對制品的記錄和可追溯性要求。 配備有計算機終端遠程控制功能，操作人員通過(guò)終端機即可實(shí)現對反應器的操作和監控。

　　動(dòng)物細胞培養用攪拌式動(dòng)物細胞培養罐還具備以下特點(diǎn)：

　　管路布局合理、簡(jiǎn)潔，有效消除管路滅菌死角，并實(shí)現了管路在線(xiàn)滅菌功能。滅菌操作簡(jiǎn)單方便，滅菌效果可靠，為反應器無(wú)菌控制提供了有效保障。

　　深層通氣系統采用微泡發(fā)生器，使氣泡更小、更均勻，溶氧傳遞效果良好。

　　支架管路系統通過(guò)優(yōu)化設計，減少氣體使用的種類(lèi)，使用方便。

　　電極、儀表、控制器、閥門(mén)等重要設備和元器件，均選用品質(zhì)優(yōu)良的進(jìn)口設備，充分保證了反應器使用可靠性和運行穩定性。