蠕动泵在细胞灌流培养工艺中的应用！

常州普瑞流体技术有限公司

2024/09/19 11:22

随着生物工程技术的不断发展，细胞培养技术在生物医药领域的应用日益广泛，细胞灌流培养作为一种先进的细胞培养技术，能够有效提高细胞培养的产量和质量。而蠕动泵则是灌流培养工艺中的关键设备之一，其在细胞灌流培养中的应用日益受到关注，本期文章将带大家简单了解蠕动泵在细胞灌流培养工艺中的应用。

细胞培养工艺

在生物工程领域，动物细胞培养已成为一项至关重要的技术。通过这种工艺，我们能够从细胞中提取并生产出各种生物制品，如疫苗、抗体、细胞因子等。细胞培养工艺因其可控性和高效率，成为了生物医药产业的关键环节，目前常用的哺乳动物细胞培养工艺有：批次培养、补料批次培养和灌流培养，其中灌流培养通过不断移出副产物，同时补充营养物质，因此可提供对细胞稳定且有利的生长环境。与批次培养和补料批次培养相比，灌流培养可以在高细胞密度环境下长时间维持稳定培养环境，同时降低产物在培养基里的停留时间，这有利于提高产品质量。

目前常用哺乳动物细胞培养工艺示意图

（图片来源：中国生物工程学报，2020）

基于哺乳动物细胞灌流培养技术在产物产量、质量及成本等方面表现出来的显著优势，越来越多获批上市的生物药物使用灌流培养工艺进行生产对灌流培养工艺的开发和优化进而成为当前哺乳动物细胞培养工艺研究的热点。

细胞培养工艺优势

相比于为期14天的传统流家培养，反应器灌流培养除了pH、DO、温度、搅拌等控制模块外，还包含了连续的培养基流入(media)模块、通过细胞截留设备实现的细胞液收获模块(harvest)，以及控制罐内恒定细胞密度的细胞液流出 (bleeding)模块。灌流培养通过不断移出副产物，同时补充营养物质，因此可提供对细胞稳定且有利的生长环境。与批次培养和补料批次培养相比，灌流培养可以在高细胞密度环境下长时间维持稳定培养环境，同时降低产物在培养基里的停留时间，这有利于提高产品质量。研究发现，灌流培养可实现培养基组分中的动态变化对蛋白质糖基化的影响最小，这一研究结果表明灌流培养有利于提高产品质量。

细胞灌流培养工艺分析

灌流培养中通常采用的膜过滤是基于中空纤维膜的切向流过滤，这种过滤方式的循环料液不停地流过膜柱，液体形成的“冲刷作用”冲洗整个膜表面，降低了膜孔堵塞及膜污染的风险，实现了长时间稳定的膜过滤，满足了灌流工艺中细胞长时间稳定培养的需求。

中空纤维膜开放式的流道结构

（图片来源：生物产业技术, 2009）

目前，用于灌流培养的细胞截留系统主要有两种，切向流过滤TFF（Tangential Flow Filtration）和交替切向流过滤ATF（Alternating Tangential Flow），对于TFF，细胞液通过蠕动泵作用形成一个连续的环形流动方向，进入纤维膜后，废液会通过膜排出体系之外，细胞会随着环路重新回到培养体系之内。

PreFluid蠕动泵在灌流培养中的应用

PreFluid蠕动泵以其独特的工作原理和优越的性能，在中空纤维膜柱切向流过滤中展现出了明显的优势：

● 过滤纯化中精确性高：可以精确地控制样品流动的速度和量，从而保证过滤纯化的精确度；此外PreFluid蠕动泵还具有较高的可重复性，不受外界环境的影响，可以更好地保证过滤纯化工作。

● 具备较高的灵活性和可调性：可以根据实际需求来调整泵头的挤压力度，从而实现不同样品的分离需求。而且，由于PreFluid蠕动泵的工作原理决定了其可以适应多种不同的流体，能够处理不同性质的样品。

● 具有体积小、结构简单、操作方便的特点：工作人员能够轻松地进行过滤操作，并且不需要经过复杂的操作流程来实现。

在细胞灌流培养工艺中，营养物质被不断泵入到生物反应器中，同时，细胞代谢的副产物通过外部截留装置被移除，保证细胞一直处于最佳的生长环境中，从而获得极高的细胞密度。

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