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常见细胞培养的三种方式

时间:2022-11-22 14:16:51 点击:1496次

1885年, W Roux尝试使组织离体培养,被认为是组织细胞培养技术的萌芽; 1907年Harrison和1912年Carrel开始把组织培养作为一种方法,用于研究离体动物细胞的培养,标志着细胞培养技术(Celll culture technology)的诞生。细胞培养是指从体内组织取出细胞膜,模拟体内生存环境,在无菌、适当温度及酸碱度和一定营养条件下,使其生长繁殖并维持结构和功能的一种培养技术。目前细胞培养方式主要包括以下三种:

常见细胞培养方式

1.贴壁培养

贴壁培养主要适用于贴壁依赖性细胞。此类需要相互依赖,需贴附于不起化学作用的物质(玻璃或塑料等无活性物质)的表面生长、生存和维持,并终在附着面生长至单层,铺满平面时便会发生接触抑制。大多数动物细胞,包括非淋巴组织的细胞和许多异倍体体系的细胞属于这一类型,他们需要附着于适量正电荷的固体或半固体的表面胜仗。

2.悬浮培养

来源于血液、淋巴组织的细胞,及许多肿瘤细胞(包括杂交瘤细胞)和某些转化细胞等属于悬浮培养型细胞,细胞为非贴壁依赖性细胞,无需支撑面,细胞或细胞聚集体悬浮于液体培养基中增殖。悬浮培养是大规模细胞培养的理想方式,可采用类似于微生物的方法进行悬浮培养。

3.固定化培养

动物细胞较微生物脆弱,易受剪切力等的影响,而细胞固定化技术可较好的保护细胞免受机械力及环境变化的影响,提高细胞的耐受力,促使细胞高密度培养,提高目的产物的产率。在传统的固定化酶技术中,常采用戊二醛、聚丙烯酰胺、聚氨酯等作为固定化细胞载体。但在动物细胞培养中,一般使用较温和的固定方法,如吸附、包埋、中空纤维或胶囊化等,具有剪切力低、传递效果好和抗污染能力强、细胞生长密度高、产物易于收集和分离纯化等特点。

由于所培养的细胞的不同,固定化培养的方式也有不同,一般对于贴壁依赖性细胞通常采用胶原包埋,而对于非贴壁依赖性细胞则常用海藻酸钙包埋。常用的细胞固定化的方法主要有吸附、共价贴附、离子/共价交联、包埋和微囊化等。

3.1吸附

3.1.1多孔陶瓷

KC. Biolog icals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。反应器构型是一圆简内装置有许多陶质矩形通道的蜂窝状圆柱体。通道长30cm截面积是长方形约为1mm2,壁厚0.12mm,可提供4. 25m2的生长表面积。这种结构的生物反应器,既可用于培养悬浮生长的细胞,又可用于培养贴壁依赖性细胞。

3.1.2微载体

传统的贴壁依赖性细胞的培养通过静止或转瓶等培养来获得,操作繁复,且耗费空间及人力1967年,VanWezel首次提出了“ 微载体”培养系统,经过几十年的研究改进,微载体培养技术现已广泛应用于动物细胞的培养,是当前贴壁依赖型细胞大规模培养的主要方法,兼具有平板培养和悬浮培养的有点;能够使得细胞处在相对均一的环境,温度、pH、C02等均等得到很好的控制。较传统的单层细胞培养,大大增大了表面积,便于控制放大和高密度细胞培养。将这种微载体在流化床式、固定床反应器中进行培养,可获得比原来多20-50 倍的高密细胞。

3.1.3大孔微载体

人们为了解决微载体培养系统中细胞易受机械损伤的缺陷以及能最大限度地扩大比表面积,开发了具有完全连通沟回的大孔微载体。大孔微载体以纤维素为基质,细胞接种后,大部分可进入载体内部生长分裂,比表面积大,是实心微载体的儿倍甚至儿十倍。在孔内,细胞可以三维生长,同时能避免剪切力或气泡的影响,细胞密度可达实心微载体的10倍以上。另外,与包埋法相比,传质尤其是传氧效果好;且适用于长期维持培养,例如Vera流化床培养系统能维持培养100 多天,细胞生长情况依然良好,能在降低培养基血清含量的同时保证细胞和目的产物的产量。因此有人预言,大孔微载体技术将成为动物细胞大规模培养的种常用式。

3.2包埋

将动物细胞包埋在各种多聚物多孔载体中而制成固定化动物细胞的方法称为包埋法。此法步骤简便,条件温和,负荷量大,细胞泄露少。因细胞眠入在高聚物网格中而受到保护,细胞能抗机械剪切。但该法也有定缺点,如护“散限制,并非所有细胞都处于最佳营养物浓度。包埋法一般适用于非锚地依赖型细胞的固定化。

多孔凝胶是最常用的载体,用于动物细胞固定化的凝胶主要有海藻酸钙、琼脂糖、血纤维蛋白等。

3.4微囊化

微囊化培养技提20世纪70年代由L.in和Sun创建的一种大规模培养技术。微囊化为细胞创造了一个微生态环境,有利于保护细胞。其要点是:在无菌条件卜将拟培养的细胞、生物活性物质及生长介质共同包表在薄的半透膜中形成微囊,再将微囊放入培养系统内进行培养。目前海藻酸钠聚赖氨酸海藻酸钠微囊技术发展较为成熟。培养系统可采用搅拌式或气升式反应器系统Yamama olo等人设计了微囊与空纤维膜相结合的新型微费化技术和反应器

微囊化培养的优点是:可防止细胞在培养过程中受到物理损伤;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。但是由于微囊制作复朵,成功率不高;且制备过程采用化学方法,性质很不稳定,质量标准难以控制。


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