悬浮培养技术在生物制药中的应用和展望分析

悬浮培养技术在生物制药中的应用和展望分析

徐金龙

哈药集团生物工程有限公司，黑龙江 哈尔滨 150025

摘要：细胞悬浮培养技术是利用生物反应器来对动物细胞进行大规模的培养，进而制造生物制品的技术，通过利用筛选驯化的方式来对个性化细胞培养基以及高表达细胞株进行培养，通过对细胞培养过程中有效控制，保证生产的质量和效率，同时降低生产成本，这也是当前国家生物制品研究和生产的主要方式。但是我国在生物制药中对悬浮培养技术的应用仍不完善。本文主要对悬浮培养技术在生物制药中的具体应用以及发展进行分析。

关键词：悬浮培养技术；生物制药；应用；展望

悬浮培养技术在国外的生物制药中的应用比较广泛，是指通过生物反应器对动物细胞进行大规模的培养，并获得生物制品的培养技术，这种技术的优势为生产的成本低，同时生产率和生产质量高。在这个过程中通过人工的控制，能够保证细胞生长的精准性，提升功能细胞个性化以及优势基因的表达，进而获得更加优质的生物制品。细胞培养技术根据细胞是否贴壁可以将培养细胞分为两种类型，分别为贴壁细胞培养以及悬浮细胞培养，而我国主要应用的技术为贴壁技术，对于悬浮培养技术应用较少，应用技术也不够发达。

悬浮培养技术在生物制药中的应用

生物制药中通过细胞培养技术的应用能够有效的保证产品的生产效率以及产品的质量。通过悬浮培养技术的应用，能够更好的实现生物制药产品高效性以及安全性的要求。

对细胞的筛选和训话

细胞的筛选和驯化主要是为了在细胞生物技术中，能够使细胞的生命周期得到延长，同时提升细胞的活力，减少细胞的死亡率等，进而实现优化细胞培养的目的，并获得有用的细胞株。通过对细胞的筛选后，还需要对这些细胞株进行训化，进而使其在生产中的营养利用更高效，同时在训化后还需要进行保藏，进而保证细胞株的性能和状态一直保持稳定，进而不会因为再次筛选和训化，影响产品的出品率和周期^[1]。

建立病毒与细胞间的敏感性

生物制药过程中对细胞培养的目的主要是为了获取病毒，而病毒细胞株具有很强的敏感性，在细胞培养中加强对细胞敏感性的培养和选择尤为重要。毒株需要能够根据细胞以及宿主细胞的差异表现出不同的敏感性。即使是同一种病毒，在不同宿主的培养中获得的产品也会存在一定的区别。比如狂犬病毒毒株，通过培养和传代后会获得狂犬病疫苗，但是如果进行VERO培养，则会提升疫苗的制备产量。

悬浮培养培养基的优化

悬浮培养技术中，细胞培养基主要负责为培养的细胞提供营养物质，进而促进细胞更好的生长。在细胞的培养中需要根据不同的工艺和产品需求选择不同的个性化培养基。由于细胞具有特异性，同时在表达以及稳定性上都存在一定的差别，因此培养基也需要根据不同的需求，进而个性化的选择。不同的培养基都具有其特定的优势，通过对培养基的研究发现，经过优化后的培养基在细胞培养中蛋白的表达有明显的提升，进而有效的提高了生物制药的效率和质量。

细胞培养工艺分析

悬浮培养以及为载体培养

悬浮培养的工艺相对来说比较简单，可以直接用细胞进行繁殖，不对细胞的生长进行限定，同时具有取样便捷、污染率低以及可控性强等特点。在贴壁培养工艺中，需要引入微型载体，并进行取样、培养等，操作的过程多而复杂，同时还需要加强对培养环境的管理，因此在培养中需要更高的成本，且没有随意放大的特点，但是其最大的优势为充足蛋白表达的利用率比较高^[2]。

悬浮培养工艺

悬浮培养技术的工艺形式比较多，包括批培养、灌注培养、流加培养等，每一种培养方式都有其各自的特点，细胞培养中对于培养方式的选择需要根据生物制备的要求来选择，并结合病毒的差异性、培养规模和培养的稳定性的特点，综合考虑后再进行悬浮培养工艺的选择，进而获得更优质的生物制药产品。

悬浮培养的参数控制

悬浮培养技术在实施的过程中，需要加入人工控制，进而保证细胞培养环境的安全性，提升制药产品的质量和生产率。通过对反应器在线监控装置的设定，使得培养基的温度始终保持在35-37摄氏度左右，PH值控制在6.8-7.3左右，溶氧浓度控制中将空气饱和度控制在20%-60%之间，同时对渗透压的控制一般在280-320mOsm/kgaH₂O。这些参数中任何一个参数超出标准范围都可能会对细胞培养造成一定的影响，因此在细胞培养中需要注重对参数的观察和调节。

（四）生物反应器的选择

在生物反应器的选择中，其中最重要的一个标准就是反应器的规模能否扩大，悬浮培养规模的放大主要是通过反应器的体积以及数量来进行的，通过对反应器体积的增大能够有效的节省配套工程以及人员的成本。但是如果采用多台小的反应器却能够提升操作的灵活性，相对成本也会有所提升。在国外的生物制品生产中，一般采用的都是大规模的或者逐级放大的生物反应器。此外，在生物反应器的选择中，还需要考虑生产工艺以及产能的需求，反应器的接口必须要有相应的质量保障，防止因为反应器的问题导致生产的延误。

悬浮培养在生物制药应用应注意的问题

当前国外在生物制药中已经广泛的应用反应器悬浮培养技术，同时获得了高表达细胞株，并在个性化培养基以及高表达细胞株的构建中获得不断的突破。大量的反应器以及细胞株培养的表达量出现过剩的情况，并开始由发达国家向发展中国家进行扩散。一些大型的跨国生物制药企业也开始通过合作和并购的方式向中国市场进军，在药物研发和生产中投入大量的资金和技术，这对我国的医药发展来说虽然是一个好的开端，但是大量的国外企业涌入，使得我国的医药行业受到巨大的冲击，面临着巨大的挑战，因此还需要加强国内的自主研究，提升市场竞争力。同时我国生物技术和制药行业还需要认识到悬浮培养技术的发展和应用只是提升工艺的平台，而不是生物技术发展的终极目标，所以还需要带动行业以及企业的创新，提升生物技术的生产效率和质量。

结语：

综上所述，悬浮培养技术在生物制药中的应用，能够有效的提升生物制药的效率和质量，对生物制药的发展具有重要的意义。但是我国对悬浮培养技术在生物制药中的应用还存在很多的不足，使得生物制药的发展受到抑制，因此还需要加大对悬浮培养技术的研究，提升我国生物制药的市场竞争力，为医药事业做出应有的贡献。

参考文献：

[1]马彦羽.悬浮培养技术在生物制药中的应用[J].化工管理,2016(9):73.

[2]李群,钱钟,范娟等.动物细胞悬浮培养技术在兽用疫苗生产领域中的应用[J].中国畜牧兽医,2013,40(6):236-240.