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动物细胞多方法规模性培养技术综述
摘要：
动物细胞作为一种常见的培养细胞，被广泛应用于药物研发、疫苗生产、细胞治疗等领域。然而，传统的动物细胞培养技术往往难以满足产量和纯度的要求，因此，规模性培养成为了一种必要的手段。本综述将介绍目前主流的动物细胞规模性培养技术，包括运筹学优化算法、生物反应器、多层平板培养器、微流体芯片等，并探讨它们的优缺点及应用。最后，本综述探讨了一些未来的发展趋势，旨在为工业制备和生物医药研究提供新技术的参考。
关键词：动物细胞；规模性培养；生物反应器；多层平板培养器；微流体芯片。
一、引言
动物细胞培养与纯化技术是制备生物制品的重要手段，被广泛应用于药品研发、疫苗生产、基因治疗、细胞治疗等领域。随着生物技术和生物医药的快速发展，越来越多的生产商突破传统的限制，开始寻求一种更高效、更稳定、更可靠的动物细胞培养技术。因此，规模性培养技术应运而生。
传统的动物细胞培养技术通常采用T-flask或滚筒的方式进行，但在大规模质量生产中，它们都不可行。由于缺乏对实验过程的监测和控制，这些方法不仅产量低，而且容易受到污染。而规模性培养技术可以解决这些问题。
二、运筹学优化算法
运筹学的方法主要是通过数学工具来解决问题，实现最优化设计和管理等目的。在动物细胞的规模化培养中，就涌现出了基于运筹学的优化算法。通过对多个参数进行建模和分析，得到更加准确的影响因素的贡献度和优化方案。运筹学的优点在于能够实现高效生产，提高产量，并同时保持其品质。
Bailey和Ollis在20世纪70年代提出了运筹学的基本缩放规律(1977)，该规律指出，当生物反应器的体积增加时，反应器中该反应的速率常数是不变的。而梅勒和斯密斯进一步提出了一种高级运筹学缩放模型(1987)，该模型基于机理建模，并可以在给定的实验条件下进行数值模拟，以预测全域高通量筛选结果的热力学和动力学性质。
三、生物反应器
生物反应器是一种更加高效的动物细胞规模性培养器。生物反应器可以控制环境参数，如气体组成、温度、pH值和搅拌速度等，从而提高动物细胞培养的速率和产量。例如，假设新鲜细胞开始培养，当培养容器发生变形而更换时，生物反应容器将更加紧密地控制培养条件。
由于生物反应工艺的特殊性，一个常见的问题是难以对整个反应器内部根据单一因素进行控制，使得整体回收或纯化难度很大。因此，为了保持产量和纯度的稳定性，还需要采用一些技术的辅助手段，如分层和分离技术。
四、多层平板培养器
多层平板培养器是一种适合大规模细胞生长和扩增的培养器，广泛应用于生物制药、细胞治疗和生物反应器系统的补充培养。它包括多层穿孔，用于存放培养皿的容器。由于其结构，多层平板培养器可以在较小的空间内放置更多的培养皿，因此可以获得更高的培养皿密度，从而提高了生产能力。
此外，多层平板培养器还具有实验操作方便、清洗容易、操作灵活等优点。但是，也存在着一些问题，如产量限制、易受皿与皿之间的交叉污染等。
五、微流体芯片
微流体芯片技术是一种新型的生物反应器技术，具有潜在的应用前景。它用微电子加工技术制造芯片，从而可以在小范围内实现自动化的微流体实验操作。微流体芯片技术组合了光子和生化反应，并结合了细胞培养和细胞分析的能力，从而可以控制和分析细胞的行为。相比于其他技术，微流体芯片具有自动化操作、量小、效率高等特点。在细胞培养领域中，微流体芯片可以高通量的运行成千上万个培养皿，同时十分节省试剂的消耗与使用成本。
然而，与其他技术相比，微流体芯片技术的应用相对较少，主要是由于需要处理的细胞样品比较小、需要处理的样品比较多、样品处理时间必须非常精确。此外，由于光子和生物分析之间的跨度，不同抽样和分析设备的耦合结构还需要进一步完善。
六、结论与展望
随着生物制剂、生物治疗的不断发展，动物细胞培养的重要性正在日益突出，规模化培养高产性的细胞已经成为产业生产的重要手段。本文对传统的细胞培养技术与纯化技术进行了简要的综述，重点介绍了细胞规模化培养技术。运筹学优化算法、生物反应器、多层平板培养器和微流体芯片技术被广泛应用于动物细胞规模化培养。尽管这些技术在动物细胞的生产中各具所长，但它们仍然存在一些缺点和局限性。因此，为了解决目前存在的问题，有必要进一步发展新的技术来实现更快、更有效、更可行的动物细胞规模化培养。未来，随着科技和生物医学的快速发展，细胞培养以及细胞分离等领域的技术将会获得长足的发展。