（一）概述

微載體培養技術于1967年被用于動物細胞大規模培養。該技術目前已漸日趨完善和成熟，并廣泛應用于生產疫苗、基因工程產品等。

微載體培養是目前公認的最有發展前途的一種動物細胞大規模培養技術，其兼具懸浮培養和貼壁培養的優點，放大容易。

目前微載體培養廣泛用于培養各種類型細胞，生產疫苗、蛋白質產品，如293細胞、成肌細胞、Vero細胞、CHO細胞。

微載體是指直徑在60.250μm，能適用于貼壁細胞生長的微珠。一般是由天然葡聚糖或者各種合成的聚合物組成。自VanWezel用DEAE-SephadexA50研制的第一種微載體問世以來，國際市場上出售的微載體商品的類型已經達十幾種以上，包括液體微載體、大孔明膠微載體、聚苯乙烯微載體、PHEMA微載體、甲殼質微載體、聚氨酯飽沫微載體、藻酸鹽凝膠微載體以及磁性微載體等。常用商品化微載體有三種：Cytodexl、2、3、Cytopore和Cytoline。

增大單位體積內表面積（S/F)對細胞的生長非常有利。微載體直徑盡可能小，最好控制在100-200μm之間。培養體系內微載體的密度一般為1.03-1.05g/cm2，隨著細胞的貼附及生長，密度可逐漸增大。控制細胞貼壁的基本因素是電荷密度而不是電荷性質。若電荷密度太低，細胞貼附不充分，但電荷密度過大，反而會產生“毒性”效應。

（二）微載體培養原理與操作

1．微載體培養原理

將無細胞毒性的微載體顆粒加入到培養容器的培養液中，使細胞在微載休表面附著生長，同時通過持續攪動使微載體始終保持懸浮狀態。貼壁依賴性細胞在徽載體表面上的增殖，要經歷戮附貼壁、生長和擴展成單層三個階段。細胞只有貼附在固體基質表面才能增殖，故細胞在微載體表面的貼附是進一步鋪展和生長的關鍵。豁附主要是靠靜電引力和范德華力。細胞能否在微載體表面豁附，主要取決于細胞與微載體的接觸概率和相融性。

2．微載體培養操作

攪拌轉速由于動物細胞無細胞壁，對剪切力敏感，因而無法靠提高攪拌轉速來增加接觸概率。通常的操作是，在貼壁期采用低攪拌轉速，時攪時停。數小時后，待細胞附著于微載體表面時，維持設定的低轉速，進入培養階段。微載體培養的攪拌非常慢，最大速度75r/min。

細胞與微載體的相融性好壞，與微載體表面的理化性質有關。一般細胞在進入生理pH值時，表面帶負電荷。若微載體帶正電荷，則利用靜電引力可加快細胞貼壁速度。若微載體帶負電荷，因靜電斥力使細胞難于赫附貼壁，但培養液中溶有或微載體表面吸附著二價陽離子作為媒介時，則帶負電荷的細胞也能貼附。

影響細胞在微載體表面生長的因素很多，主要有三個方面：①培養細胞方面，如細胞群體、狀態和類型。②微載體特性方面，如微載體表面狀態、吸附的大分子和離子。徽載體表面光滑時細胞擴展快，表面多孔則擴展慢。③培養液組成及其特性，如培養基組成、沮度、pH、DO以及代謝廢物等均明顯影響細胞在微載體上的生長。如果所處條件最優，則細胞生長快，反之生長速度慢。

微載體培養操作要點：①培養初期。保證培養基與微球體處于穩定的pH與溫度水平，接種對數生長中晚期細胞至終體積1/3的培養液中，以增加細胞與微載體接觸的機會。不同的微載體所用濃度及接種細胞密度是不同的。常使用2-3g/L的微載體含量，更高的微載體濃度需要控制環境或經常換液。②貼壁階段。3-8d后，緩慢加入培養液至工作體積，并且增加攪拌速度保證完全均質混合。③培養維持期。進行細胞計數、葡萄糖測定及細胞形態鏡檢。隨著細胞增殖，微球變得越來越重，需增加攪拌速率。經過3d左右，培養液開始呈酸性，需換液。換液時，停止攪拌，讓微珠沉淀5min，棄掉適宜體積的培養液，緩慢加入37℃新鮮培養液，重新開始攪拌。④收獲細胞。首先排干培養液，至少用緩沖液漂洗1遍，然后加入相應的酶，75-125r/min快速攪拌20-30min。然后解離收集細胞及其產品。

可以通過增加微載體的含量或培養體積進行微載體培養的放大。使用異倍體或原代細胞培養生產疫苗、干擾素，已被放大至4000L以上。

（三）微載體培養的優點

微載體培養由于表面積／體積（S/V）大，因此單位體積培養液的細胞產率高。把懸浮培養和貼壁培養融合在一起，兼有兩者的優點。可用簡單的顯微鏡觀察細胞在微珠表面的生長情況。簡化了細胞生長各種環境因素的檢測和控制，重現性好。培養基營養成分的利用率較高。容易放大，細胞收獲過程不復雜，勞動強度小，培養系統占地面積小。