一次性軟膜生物反應(yīng)器在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、生物反應(yīng)器是臨床細(xì)胞治療和生物制藥的必要設(shè)備。帕金森病、阿爾茲海默病和多系統(tǒng)萎縮等神經(jīng)系統(tǒng)變性病的發(fā)病率逐年升高，但是目前尚缺少有效的治療方法。細(xì)胞修復(fù)治療和基因治療有望為這些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療提供新的希望和重要途徑，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的細(xì)胞修復(fù)治療和基因治療需要足量的神經(jīng)干細(xì)胞和病毒載體，為解決目前不能規(guī)?；瘮U(kuò)增的瓶頸，需要探索一種最佳的生物反應(yīng)器來(lái)滿足神經(jīng)干細(xì)胞的大規(guī)模懸浮培養(yǎng)和病毒載體的大量擴(kuò)增。傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器如磁力攪拌器，中空纖

2、維膜生物反應(yīng)器，攪拌罐生物反應(yīng)器等都是硬質(zhì)材料，不可變形，非一次性，存在交叉污染風(fēng)險(xiǎn)以及成本高等缺點(diǎn)。為了克服這些缺點(diǎn)，近來(lái)我們報(bào)道了一種一次性三棱錐型軟膜生物反應(yīng)器（軟膜生物反應(yīng)器），在大腸桿菌的培養(yǎng)過(guò)程中已取得高效氧傳遞速率，可能為培養(yǎng)的動(dòng)物細(xì)胞提供良好溶氧，同時(shí)也能夠促進(jìn)病毒擴(kuò)增。Jurkat細(xì)胞是懸浮細(xì)胞，與神經(jīng)干細(xì)胞一樣，在高濃度的氧氣條件下可以獲得更快的增殖效率，由于神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)成本高，獲取途徑較少，本實(shí)驗(yàn)中以易于培養(yǎng)的J

3、urkat細(xì)胞為培養(yǎng)物，比較軟膜生物反應(yīng)器和磁力攪拌器的培養(yǎng)條件，同時(shí)也對(duì)腺病毒在二者內(nèi)的擴(kuò)增效果作了比較。結(jié)果表明:在相同外界條件下，生物反應(yīng)器可達(dá)到高于磁力攪拌器5倍KLa;在KLa相同條件下，可以達(dá)到相似的最大活細(xì)胞密度及病毒滴度;在磁力攪拌器在75rpm和生物反應(yīng)器在15rpm轉(zhuǎn)速條件下，生物反應(yīng)器可以獲得高于磁力攪拌器3倍的活細(xì)胞密度。結(jié)論:軟膜生物反應(yīng)器是一種適用于神經(jīng)干細(xì)胞懸浮培養(yǎng)和腺病毒擴(kuò)增的重要工具，為神經(jīng)系統(tǒng)疾病細(xì)胞

4、修復(fù)治療和基因治療提供了一種重要的培養(yǎng)設(shè)備。
　　目的:
　　1.通過(guò)比較兩種不同的生物反應(yīng)器的KLa和液流形式，初步研究軟膜生物反應(yīng)器在動(dòng)物細(xì)胞懸浮培養(yǎng)過(guò)程中溶氧機(jī)制;
　　2.利用軟膜生物反應(yīng)器懸浮培養(yǎng)Jurkat細(xì)胞，探索適用于在這種生物反應(yīng)器內(nèi)動(dòng)物細(xì)胞懸浮生長(zhǎng)的最佳培養(yǎng)條件，有可能為用于細(xì)胞修復(fù)治療的神經(jīng)球懸浮培養(yǎng)提供一種可靠的細(xì)胞模型;
　　3.利用軟膜生物反應(yīng)器微載體懸浮培養(yǎng)293A細(xì)胞，擴(kuò)增腺病毒，

5、為神經(jīng)系統(tǒng)疾病基因治療提供足量腺病毒載體。
　　方法:
　　1.通過(guò)比較軟膜生物反應(yīng)器在三維回旋CO2培養(yǎng)箱內(nèi)不同位置（中心，邊緣），不同高度（底層，中層和上層）的溶氧有無(wú)差異，評(píng)估其溶氧的均一性;
　　2.在溫度、濕度及CO2濃度相同的條件下，比較軟膜生物反應(yīng)器和磁力攪拌器的體積氧傳遞系數(shù);
　　3.觀察軟膜生物反應(yīng)器和磁力攪拌器的液流形式。
　　4.比較軟膜生物反應(yīng)器在不同轉(zhuǎn)速條件和不同A/V條件下，對(duì)

6、Jurkat細(xì)胞增殖的影響，以及在KLa相同的條件下，比較利用軟膜生物反應(yīng)器和磁力攪拌器懸浮培養(yǎng)Jurkat細(xì)胞有無(wú)不同;比較軟膜生物反應(yīng)器15rpm和磁力攪拌器75rpm的最大轉(zhuǎn)速條件下，細(xì)胞增殖有無(wú)差異;
　　5.比較在KLa相同的條件下，利用軟膜生物反應(yīng)器和磁力攪拌器懸浮培和微載體培養(yǎng)293A細(xì)胞產(chǎn)生腺病毒有無(wú)差別。
　　結(jié)果:
　　1.軟膜生物反應(yīng)器在三維回旋CO2培養(yǎng)箱內(nèi)不同位置（中心，邊緣），不同高度（底層

7、，中層和上層）的溶氧無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;
　　2.在相同外界條件下，軟膜生物反應(yīng)器的體積氧傳遞系數(shù)是磁力攪拌器的5倍;
　　3.軟膜生物反應(yīng)器通過(guò)波浪介導(dǎo)氧傳遞機(jī)制優(yōu)于磁力攪拌器對(duì)流和彌散的效果;
　　4.在10轉(zhuǎn)/分和15轉(zhuǎn)/分條件下的細(xì)胞增殖速度均大于靜止?fàn)顟B(tài)，最大活細(xì)胞密度分別是靜止?fàn)顟B(tài)下的1.51倍和2.86倍;在不同A/V條件下的細(xì)胞培養(yǎng)效果和體積氧傳遞系數(shù)一致，KLa越大，細(xì)胞增殖率越高;在相同的KLa條件下

8、，兩種不同細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)溶氧濃度和最大活細(xì)胞密度無(wú)顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異;在磁力攪拌器在75rpm和生物反應(yīng)器在15rpm轉(zhuǎn)速條件下，生物反應(yīng)器可以獲得高于磁力攪拌器3倍的活細(xì)胞密度;
　　5.在KLa相同條件下，軟膜生物反應(yīng)器可以達(dá)到與磁力攪拌器相似的最大活細(xì)胞密度及病毒滴度。
　　結(jié)論：
　　一次性三棱錐型軟膜生物反應(yīng)器較傳統(tǒng)磁力攪拌器具有較高的氧傳遞速率，并且通過(guò)產(chǎn)生波浪運(yùn)動(dòng)介導(dǎo)更高的溶氧濃度和低液流剪切力。一次性三棱錐型