動物細胞體外培養未來發展趨勢

1、以代謝流分析為核心的生物反應器
長期來發酵過程優化與放大所依據的基本思想和方法是采用經典動力學為基礎的*工藝控制點為依據的靜態操作方法，實質上這只是化學工程宏觀動力學概念在發酵工程上的延伸。例如，用氨水調節pH時，關心的是*pH值，卻不注意氨水加量的動態變化及其與其他參數的關系。在溶解氧濃度（DO）測量與控制時，關心的是*DO值或臨界值，不注意細胞代謝時的耗氧率。顯而易見，用在以活細胞代謝為主體的發酵過程就有很大的局限性，應該重視細胞代謝流的存在。

3、帶pH測量與補料控制的搖床──搖床應用技術的發展

20世紀三十年代搖床問世以來，搖床就作為生物反應過程中*的一種設備，用于微生物、動植物細胞菌種篩選、種子擴大培養等。由于搖床設備的特點，不能實時測量培養過程中的有關參數以及過程補料控制，因此長期以來一直以搖床的放瓶結果作為實驗數據。當用來作為諸如菌種生理特性變化、培養基成分的作用以及溫度、pH等環境條件變化等研究的依據時,實際上是一種缺乏過程研究的靜態分析方法。這種方法的局限性是很顯然的，例如以這種方法作為菌種選育后技術時，傳統搖瓶篩選方法往往缺乏補料或供氧不足，并不一定處于代謝流分配zui合理的狀態，由此將出現嚴重的高產菌株漏篩現象。因此，國內外有關公司己注意開發帶pH測量的搖床，并形成產品。

3、生物反應器中試系統設計

對于量大的傳統生物技術產品，為了對已經通過前期研究（實驗室研究和市場分析）的產品進行過程優化研究，在中試規模上達到高水平或質量，并進而為車間提供工藝放大依據和設備設計依據，必要時還可進行小批量，提供應用試驗樣品、或供市場銷售的部分產品。為此，近年來許多有關發酵產品的企業迫切需要建立一個多功能的中試發酵車間。

4、大型生物反應器設計與技術研究

幾十年來隨著發酵工業的快速發展，發酵工程趨向設備大型化、和自動化。以傳統生物技術產品來說，一些氨基酸、抗生素或發酵輕化工產品都在幾十到幾百M3以上發展，一些原來是小規模發酵罐的老廠搬遷新廠區，發酵罐的規模也普遍要求放大。基因工程產品一般附加值高，不需要大型生物反應器，但近年來隨著基因工程酶技術的發展，如基因工程植酸酶的研究成功，又由于飼料添加劑的需求量大，用于基因工程高密度高表達的大型生物反應器研制已勢在必行。特別是今后隨著礦物質能源的耗竭，利用生物質燃料乙醇等已提到重要戰略議事日程，節能的大型發酵裝置的應用是降低成本的*的關鍵技術，如美國、巴西等國家已達2000M3以上發酵裝置。

5、動物細胞大規模培養生物反應器

研制由于細菌等原核細胞表達系統在轉錄及修飾方面的缺陷，許多重要價值的蛋白質，特別是基因工程藥物、疫苗、抗體等糖基化的需要，使哺乳類動物細胞表達系統成了一個更合適的工具，因此，哺乳類動物細胞表達系統引起了大家重視。以哺乳動物大規模培養技術為基礎的生物制藥產業在美國等西方國家得到了迅速發展，數十種產品已進入市場，取得了巨大的經濟和社會效益。國外用于的動物細胞生物反應器已趨于大型化（zui大到噸級規模）、多參數與高度自動化的計算機控制系統、以及適應動物細胞對大型環境因子高敏感性的反應器精巧設計，并形成商品化供應用戶。中國自“七五”至“八五”攻關期間立題開展有關動物細胞生物反應器研究，取得了較大進展，但哺乳類細胞培養技術要求高，技術壁壘大，有關公司在未能掌握核心技術的情況下，單憑模擬很難開展工作。抗體等其他細胞表達產品，裝藥量大，中國科研單位已經掌握的早期生物藥開發技術很難應用到新型藥物工藝上，需要重新摸索；由于細胞株等上游配套技術的落后、反應器研制技術的差距、以及有關缺乏生化工程的研究等原因，因而缺乏必要的條件去掌握高表達細胞株構建和大規模細胞培養技術，難以突破技術瓶頸，中國有關動物細胞生物反應器產業仍近乎空白。