动物细胞固定化培养过程中主要有两种培养方式如下：
1.微囊化
微囊化培养技术其要点是:在无菌条件下将拟培养的细胞、生物活性物质及生长介质共同包裹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。生长介质为1.4%海藻酸钠溶液,半透膜由多聚赖氨酸形成。
培养系统可采用搅拌式或气升式反应器系统。实验证明,采用批式和连续灌注式培养杂交瘤细胞生产单克隆抗体,在7～27d微囊内抗体浓度可达1250～5300mg/l。
胶囊化培养的优点是: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。缺点是:微囊制作复杂,成功率不高;微囊内死亡的细胞会污染正常产物;收集产物必须破壁,不能实现生产连续化。
2.固定化方法的选择
(1)培养规模。由于各种固定化系统可以获得相同的细胞密度,且细胞的产率主要取决于细胞的扩散,因此反应器的体积是培养规模放大的主要决定因素。虽然微载体系统可以提供最大的单元操作,但其他系统也可以通过增加单元套数而获得放大。
(2)培养方式。除了海藻酸钙包埋法外,其他固定化基质都是多孔型的,能允许大分子物质自由出入,因此可实现蛋白质产物的连续生产。在凝胶珠和微囊中可使蛋白产物积聚到很高的浓度,给后续的分离纯化处理带来方便,并大大降低了生产成本。
(3)所培养的细胞类型。大多数固定化系统都适用于贴壁型细胞的培养。而在吸附非贴壁型细胞时,由于吸附力弱容易出现细胞泄露。
(4)制备方法的难易和成本。由于固定化基质是由制造商在不同的竞争时期提供的,因此各种固定化方法的成本很难比较。海藻酸盐和琼脂糖是以化学试剂形式出售;胶原珠是以无菌形式提供给使用者,以便于接种。
3.存在问题
(1)固定化细胞培养的细胞密度较一般悬浮培养高10～100倍,但同时也带来了如何保证足够的营养物质和氧的传递问题。
(2)细胞群体在大规模、长时间培养过程中分泌产物能力的丢失或产物活性的降低依然是细胞培养领域深感棘手的问题。包埋在凝胶或微囊中死亡的细胞会对其他细胞产生污染和毒害作用。
(3)培养基及固定化基质价格昂贵,生产成本高居不下。尤其是高效的微载体细胞培养介质,销售价格一直呈上涨趋势。
(4)目前对细胞代谢和生长动力学的研究以及在线监测水平还远不足以设计出确定的优化培养系统,从而导致昂贵培养基的浪费。
4.固定化动物细胞培养的展望
固定化动物细胞培养工程发展的总方向是大型化、自动化、精巧化、低成本、高细胞密度、高目的产品产量。从国际上的发展趋势看,动物细胞培养技术主要有:
开发细胞培养反应器和培养系统;开发培养贴壁细胞的载体;开发微囊技术;开发杂交、重组技术;发无血清和化学合成的培养基;蛋白质浓缩和提纯技术。