dX d=(u-D)r (14-15) dt D(S-S)-q (14-16) dr 9p-Dp (14-17) 在稳定状态下,μ=D,即细胞比生长速率与稀释率相等。换言之,对于悬浮细胞的培养, 当有细胞排出时,稀释率不得大于细胞最大比生长速率,否则细胞便会全部洗出。对于贴壁 依赖性细胞(或细胞不被排出的情况下),细胞密度的增加受生长表面的限制,式(14-12)不 适用,但是,稀释率过高,产物浓度势必下降,培养液消耗也上升,因此,需要进行优化, 从而有效地提高生产率 由于连续培养过程可以连续不断地收获产物,并能提高细胞密度,因此,在生产中广泛 被采用。如英国 Celltech公司采用灌注培养杂交瘤细胞,连续不断地生产单克隆抗体,获 得巨大经济效益。虽然灌注培养具有不少优点,但也存在培养基消耗量比较大,操作过程复 杂,培养过程中,易受污染等缺点 (二)细胞培养的环境要求 细胞的生长、繁殖和代谢等生理性质,在很大程度上受各种环境因素的影响。为了使动 物细胞反应处于最佳状态,了解环境因素对其影响无疑是很重要的。影响动物细胞生长、繁 殖的环境因素很多,主要有细胞生长的支持物、气体交换、培养温度、p、渗透压及其它因 素等方面。 1、支持物 体外培养的大多数动物细胞需在人工支持物上单层生长。在早期的实验中,用玻璃作为 支持物,开始是由于它的光学特性,后来发现它具有合适的电荷适合于细胞贴壁和生长。 (1)玻璃玻璃常用作支持物。它很便宜,容易洗涤,且不损失支持生长的性质,可方 便地用于干热或湿热灭菌,透光性好,强碱可使玻璃对培养产生不良影响,但用酸洗中和后 即可 (2)塑料制品一次性的聚苯乙烯瓶是一种方便的支持物。但制成的聚苯乙烯是疏水性 的,但它不适合于细胞生长,所以细胞培养用的塑料用品要用Y射线、化学药品或电弧处理 使之产生带电荷的表面,具有可润湿性。它光学性质好,培养表面平。除此之外,细胞也可 在聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯和其他塑料上生长。 (3)微载体大规模动物细胞贴壁培养最常用的支持物是微载体。其材料有聚苯乙烯、 交联葡萄糖、聚丙烯酰胺、纤维素衍生物、几丁质、明胶等。通常用特殊的技术制成100 200μm直径的圆形颗粒,微载体的制备是一种较复杂的技术,微载体的价格一般也比较贵。 但它的最大优点是使贴壁细胞可以像悬浮培养那样进行。微载体表面光滑,有的还在表面深 层,使表面带有少量正电荷,适合于细胞贴附。微载体大多都是一次性的,不能重复使用。 支持物通过各种预处理后,可改善细胞的贴壁和生长性能。用过的玻璃容器比新的更适 合细胞生长。这可能归因于培养后的表面的蚀刻和剩余的微量物质,培养瓶中细胞的生长也 可以改善表面以利第二次接种,这类调节因素可能是由于细胞释放出的胶原或黏素 2、气体交换 (1)氧气气相中的重要成分是氧气和二氧化碳。各种培养对氧的要求不同,大多数动 物细胞培养适合于大气中的氧含量或更低些。据报道,对培养基硒含量的要求与氧浓度有关, 硒有助于除去呈自由基状态的氧。在大规模细胞培养中,氧可能成为细胞密度的限制因素。 (2)二氧化碳二氧化碳对动物细胞培养起着相对复杂的作用,气相中的CO2浓度直接 调节溶解态C02的浓度,溶解态的CO2受温度影响,CO溶于培养基中形成HCO3,产生CO3D X dt dX = ( − ) (14-15) D S S q X dt dS = in − − S ( ) (14-16) q X DP dt dP = P − (14-17) 在稳定状态下，μ=D，即细胞比生长速率与稀释率相等。换言之，对于悬浮细胞的培养， 当有细胞排出时，稀释率不得大于细胞最大比生长速率，否则细胞便会全部洗出。对于贴壁 依赖性细胞(或细胞不被排出的情况下)，细胞密度的增加受生长表面的限制，式(14-12)不 适用，但是，稀释率过高，产物浓度势必下降，培养液消耗也上升，因此，需要进行优化， 从而有效地提高生产率。 由于连续培养过程可以连续不断地收获产物，并能提高细胞密度，因此，在生产中广泛 被采用。如英国 Celltech 公司采用灌注培养杂交瘤细胞，连续不断地生产单克隆抗体，获 得巨大经济效益。虽然灌注培养具有不少优点，但也存在培养基消耗量比较大，操作过程复 杂，培养过程中，易受污染等缺点。 （二）细胞培养的环境要求 细胞的生长、繁殖和代谢等生理性质，在很大程度上受各种环境因素的影响。为了使动 物细胞反应处于最佳状态，了解环境因素对其影响无疑是很重要的。影响动物细胞生长、繁 殖的环境因素很多，主要有细胞生长的支持物、气体交换、培养温度、pH、渗透压及其它因 素等方面。 1、支持物 体外培养的大多数动物细胞需在人工支持物上单层生长。在早期的实验中，用玻璃作为 支持物，开始是由于它的光学特性，后来发现它具有合适的电荷适合于细胞贴壁和生长。 (1)玻璃 玻璃常用作支持物。它很便宜，容易洗涤，且不损失支持生长的性质，可方 便地用于干热或湿热灭菌，透光性好，强碱可使玻璃对培养产生不良影响，但用酸洗中和后 即可。 (2)塑料制品 一次性的聚苯乙烯瓶是一种方便的支持物。但制成的聚苯乙烯是疏水性 的，但它不适合于细胞生长，所以细胞培养用的塑料用品要用γ射线、化学药品或电弧处理 使之产生带电荷的表面，具有可润湿性。它光学性质好，培养表面平。除此之外，细胞也可 在聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯和其他塑料上生长。 (3)微载体 大规模动物细胞贴壁培养最常用的支持物是微载体。其材料有聚苯乙烯、 交联葡萄糖、聚丙烯酰胺、纤维素衍生物、几丁质、明胶等。通常用特殊的技术制成 100～ 200μm 直径的圆形颗粒，微载体的制备是一种较复杂的技术，微载体的价格一般也比较贵。 但它的最大优点是使贴壁细胞可以像悬浮培养那样进行。微载体表面光滑，有的还在表面深 层，使表面带有少量正电荷，适合于细胞贴附。微载体大多都是一次性的，不能重复使用。 支持物通过各种预处理后，可改善细胞的贴壁和生长性能。用过的玻璃容器比新的更适 合细胞生长。这可能归因于培养后的表面的蚀刻和剩余的微量物质，培养瓶中细胞的生长也 可以改善表面以利第二次接种，这类调节因素可能是由于细胞释放出的胶原或黏素。 2、气体交换 (1)氧气 气相中的重要成分是氧气和二氧化碳。各种培养对氧的要求不同，大多数动 物细胞培养适合于大气中的氧含量或更低些。据报道，对培养基硒含量的要求与氧浓度有关， 硒有助于除去呈自由基状态的氧。在大规模细胞培养中，氧可能成为细胞密度的限制因素。 (2)二氧化碳 二氧化碳对动物细胞培养起着相对复杂的作用，气相中的 C02 浓度直接 调节溶解态 C02 的浓度，溶解态的 C02 受温度影响，C02 溶于培养基中形成 H2C03，产生 H2C03