动物细胞培养的基本方法教案.ppt
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1、动物细胞培养的基本方法 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2 2 消化分离法消化分离法 先从生物体取来组织块,将其剪碎,并用消化先从生物体取来组织块,将其剪碎,并用消化液将其消化,使组织松散成细胞悬液,然后用缓冲液将其消化,使组织松散成细胞悬液,然后用缓冲液洗涤、离心、去除残留的消化液而获得所需的细液洗涤、离心、去除残留的消化液而获得所需的细胞。胞。常用的消化液有胰蛋白酶、乙二胺四乙酸、胰常用的消化液有胰蛋白酶、乙二胺四乙酸、胰酶柠檬酸盐、胰酶酶柠檬酸
2、盐、胰酶EDTAEDTA、胶原酶、链霉蛋白酶、胶原酶、链霉蛋白酶、木瓜蛋白酶等。木瓜蛋白酶等。二二 细胞计数细胞计数1 1 血球计数板计数血球计数板计数2 2 自动细胞计数器计数自动细胞计数器计数3 3 结晶紫染色细胞核计数法结晶紫染色细胞核计数法4 MTT4 MTT染色计数法染色计数法三三 细胞传代细胞传代1 1 悬浮细胞的传代悬浮细胞的传代 加入一倍或几倍的生长液,然后分种两只或加入一倍或几倍的生长液,然后分种两只或多只培养瓶即可。多只培养瓶即可。2 2 贴壁细胞的传代贴壁细胞的传代消化前需用肉眼或镜下观察需消化的细胞,确认细消化前需用肉眼或镜下观察需消化的细胞,确认细胞有无污染;胞有无污
3、染;加入消化液量要适当,以摇动时能盖满单层细胞为加入消化液量要适当,以摇动时能盖满单层细胞为度;度;消化时间不宜过久,一般在室温下静置消化时间不宜过久,一般在室温下静置2 25min,5min,当当见细胞层出现麻布样网孔时,即可倒去消化液。见细胞层出现麻布样网孔时,即可倒去消化液。终止消化要先倒去消化液,然后加入有血清的培养终止消化要先倒去消化液,然后加入有血清的培养基。基。已培养过的瓶子可再次使用,但一般不要超过已培养过的瓶子可再次使用,但一般不要超过2 23 3次。次。2 2倍体细胞培养时每次传代必须写上传代次数。倍体细胞培养时每次传代必须写上传代次数。分种数量取决于细胞数和细胞特性,多数
4、细胞分分种数量取决于细胞数和细胞特性,多数细胞分种以种以20203030万个万个/ml,/ml,每次每次1 1传传2 2或或1 1传传3 3。传代后一般每天或隔一天换液,每传代后一般每天或隔一天换液,每3 35 5天就要传天就要传代一次。代一次。四四 细胞的冻存和复苏细胞的冻存和复苏 将细胞放入试管内,在冰浴条件下加入预冷的将细胞放入试管内,在冰浴条件下加入预冷的冰冻保护剂(二甲基亚砜冰冻保护剂(二甲基亚砜+山梨醇山梨醇+甘油甘油+蔗糖)。蔗糖)。密封试管,继续在冰浴中停留密封试管,继续在冰浴中停留15min15min。然后试管以。然后试管以1/min1/min的速度冷却,降到的速度冷却,降到
5、-40-40,在,在-40-40停留停留2h2h后投入液氮罐(后投入液氮罐(-196-196)。)。1 1 细胞的冻存细胞的冻存2 2 细胞的复苏细胞的复苏复温速率复温速率复温速率是指在细胞复苏时温度升高的速度。复温速率是指在细胞复苏时温度升高的速度。一般来说复苏速度越快越好。一般来说复苏速度越快越好。常规的做法是,在常规的做法是,在3737水浴中,于水浴中,于1 12min2min内完内完成复温。成复温。第六节第六节第六节第六节 动物细胞大量培养的方动物细胞大量培养的方动物细胞大量培养的方动物细胞大量培养的方法和操作方式法和操作方式法和操作方式法和操作方式 动物细胞大规模培养:动物细胞大规模
6、培养:在人工条件下(设定在人工条件下(设定pHpH、温度、溶氧等),、温度、溶氧等),在细胞生物反应器(在细胞生物反应器(bioreactorbioreactor)中高密度大)中高密度大量培养动物细胞用于生产生物制品的技术。目量培养动物细胞用于生产生物制品的技术。目前可大规模培养的动物细胞有鸡胚、猪肾、猴前可大规模培养的动物细胞有鸡胚、猪肾、猴肾、地鼠肾等多种原代细胞及人二倍体细胞、肾、地鼠肾等多种原代细胞及人二倍体细胞、chocho(中华仓鼠卵巢)细胞、(中华仓鼠卵巢)细胞、BHK-21(BHK-21(仓鼠肾细仓鼠肾细胞胞)、VeroVero细胞细胞(非洲绿猴肾传代细胞,贴壁依非洲绿猴肾传代
7、细胞,贴壁依赖赖)等。等。已成功生产了包括狂犬病疫苗、口蹄疫已成功生产了包括狂犬病疫苗、口蹄疫疫苗、甲型肝炎疫苗、乙型肝炎疫苗、红疫苗、甲型肝炎疫苗、乙型肝炎疫苗、红细胞生成素、单克隆抗体等产品。细胞生成素、单克隆抗体等产品。依细胞种类:依细胞种类:原代培养、传代培养原代培养、传代培养依培养基:依培养基:液体培养、固体培养液体培养、固体培养依培养器和方式依培养器和方式:静止培养、旋转培养、搅静止培养、旋转培养、搅拌培养、微载体培养、中空纤维培养、固拌培养、微载体培养、中空纤维培养、固定床或流化床培养。定床或流化床培养。生产实际来看:生产实际来看:悬浮培养、贴壁培养和贴壁悬浮培养、贴壁培养和贴壁
8、-悬浮培养。悬浮培养。一、动物细胞大规模培养的方法一、动物细胞大规模培养的方法1 1、悬浮培养(、悬浮培养(suspension culturesuspension culture)让细胞自由的悬浮于培养基内进行生长繁殖。让细胞自由的悬浮于培养基内进行生长繁殖。适用细胞类型:适用细胞类型:悬浮细胞,兼性贴壁细胞,杂悬浮细胞,兼性贴壁细胞,杂交瘤交瘤设备:通气搅拌式生物反应器、气升式生物反设备:通气搅拌式生物反应器、气升式生物反应器。应器。生产药物:单克隆抗体;干扰素。生产药物:单克隆抗体;干扰素。缺点:缺点:细胞体积小,且处于悬浮状态,难采细胞体积小,且处于悬浮状态,难采用灌流培养,细胞密度低
9、。用灌流培养,细胞密度低。优点:优点:操作简单,培养条件均一,传质和传操作简单,培养条件均一,传质和传氧效果好,容易大规模培养。氧效果好,容易大规模培养。借鉴微生物发借鉴微生物发酵理论和经验,发挥动物细胞的特性。酵理论和经验,发挥动物细胞的特性。2 2、贴壁培养、贴壁培养 必须让细胞贴附在某种基质上生长繁殖的培必须让细胞贴附在某种基质上生长繁殖的培养方法。养方法。适用细胞类型:贴壁依赖型细胞,兼性贴壁适用细胞类型:贴壁依赖型细胞,兼性贴壁细胞。细胞。基质要求:具有净阳电荷和高度表面活性。基质要求:具有净阳电荷和高度表面活性。对微载体而言还要求具有一定电荷密度。对微载体而言还要求具有一定电荷密度
10、。优点:优点:a a容易更换培养液,细胞紧密黏附于固相表面,容易更换培养液,细胞紧密黏附于固相表面,可直接倾去旧培养液,清洗后直接加入新培养可直接倾去旧培养液,清洗后直接加入新培养液。液。b b容易采用灌流培养,从而达到提高细胞密度的容易采用灌流培养,从而达到提高细胞密度的目的,因细胞被固定,不需过滤系统。目的,因细胞被固定,不需过滤系统。c c当细胞贴壁于生长基质时,很多细胞将更有效当细胞贴壁于生长基质时,很多细胞将更有效的表达一种产品。的表达一种产品。缺点:缺点:a a操作比较麻烦,需要合适的贴附材料和足够操作比较麻烦,需要合适的贴附材料和足够的面积。的面积。b b培养条件不易均一,传质和
11、传氧效果差。培养条件不易均一,传质和传氧效果差。c c不能有效地监控细胞的生长。不能有效地监控细胞的生长。贴壁培养系统:中空纤维;玻璃珠;微载贴壁培养系统:中空纤维;玻璃珠;微载体培养。体培养。贴壁培养和悬浮培养的不同之处是在传贴壁培养和悬浮培养的不同之处是在传代或扩大培养时,常常需要用酶将其从基代或扩大培养时,常常需要用酶将其从基质上消化下来。质上消化下来。3 3、贴壁、贴壁-悬浮培养,或称假悬浮培养悬浮培养,或称假悬浮培养将悬浮培养和贴壁培养相结合的方法。将悬浮培养和贴壁培养相结合的方法。微载体培养:细胞贴附在载体表面。创造大微载体培养:细胞贴附在载体表面。创造大的贴附面积,供细胞贴附生长
12、增殖;载体体的贴附面积,供细胞贴附生长增殖;载体体积小,比重较轻,在轻度搅拌下即可携带细积小,比重较轻,在轻度搅拌下即可携带细胞自由地悬浮在培养基内,充分发挥悬浮培胞自由地悬浮在培养基内,充分发挥悬浮培养的一切优点。养的一切优点。载体:葡聚糖、聚苯乙烯、胶原等。载体:葡聚糖、聚苯乙烯、胶原等。理想的微载体应具备:理想的微载体应具备:生物相容性;无毒性;表面惰性;比重适生物相容性;无毒性;表面惰性;比重适当(当(1.030-1.045g/ml1.030-1.045g/ml);粒径均一,在);粒径均一,在60-60-250250 m m之间(溶胀后);光学透明;柔软;耐之间(溶胀后);光学透明;柔
13、软;耐高压灭菌温度;反复多次使用;制备简单、原高压灭菌温度;反复多次使用;制备简单、原料充分。料充分。80 80年代以后发展的多孔微载体或多孔微球,年代以后发展的多孔微载体或多孔微球,增大了供细胞贴附的比表面积。增大了供细胞贴附的比表面积。应用:应用:工业化生产干扰素、疫苗和尿激酶原工业化生产干扰素、疫苗和尿激酶原 包埋或微囊培养:包埋或微囊培养:将细胞包埋或包裹在凝胶载体或微囊内。将细胞包埋或包裹在凝胶载体或微囊内。可用于包埋细胞的载体材料为:人工合成可用于包埋细胞的载体材料为:人工合成的高分子聚合物;糖类如纤维素等;蛋白质如的高分子聚合物;糖类如纤维素等;蛋白质如胶原、纤维蛋白等。胶原、纤
14、维蛋白等。包埋法:包埋法:将细胞包埋在多孔载体内部制成固定化细胞将细胞包埋在多孔载体内部制成固定化细胞的方法。的方法。优点:优点:步骤简单,条件温和,负荷量大,细步骤简单,条件温和,负荷量大,细胞泄露少,抗机械剪切。胞泄露少,抗机械剪切。包埋法包埋法缺点:缺点:扩散限制,并非所有的细胞处于最佳扩散限制,并非所有的细胞处于最佳基质浓度,且大分子基质不能渗透到高聚基质浓度,且大分子基质不能渗透到高聚物网络内部。物网络内部。一般适用于非贴壁依赖性细胞的固定。一般适用于非贴壁依赖性细胞的固定。常用的载体:琼脂糖;海藻酸钙凝胶常用的载体:琼脂糖;海藻酸钙凝胶微囊法:微囊法:用一层亲水的半透膜将细胞包围在
15、珠状的微用一层亲水的半透膜将细胞包围在珠状的微囊内,细胞不能溢出,但小分子物质及营囊内,细胞不能溢出,但小分子物质及营养物质可自由出入半透膜。养物质可自由出入半透膜。囊内是微小培养环境,与液体培养相似,能囊内是微小培养环境,与液体培养相似,能保护细胞少受损伤,故细胞生长好、密度保护细胞少受损伤,故细胞生长好、密度高。高。结团培养:结团培养:利用细胞本身形成结团的特点,相互结团后利用细胞本身形成结团的特点,相互结团后再用悬浮的方法培养,操作简便,节省了再用悬浮的方法培养,操作简便,节省了用于微载体的成本用于微载体的成本。二、动物细胞培养的操作方式二、动物细胞培养的操作方式1 1、分批式操作、分批
16、式操作 将细胞和培养基一次性加入反应器内将细胞和培养基一次性加入反应器内进行培养,此后细胞不断增长,产物不断进行培养,此后细胞不断增长,产物不断形成和积累,最后将条件培养基,即经培形成和积累,最后将条件培养基,即经培养已含有细胞产物的培养基,或连同细胞养已含有细胞产物的培养基,或连同细胞一并取出,培养结束。一并取出,培养结束。另一种是先将细胞和培养基加入反应器,另一种是先将细胞和培养基加入反应器,待细胞生长至一定密度后,向反应器内加待细胞生长至一定密度后,向反应器内加入诱导剂或病毒等,经一段时间作用后,入诱导剂或病毒等,经一段时间作用后,将反应物取出。将反应物取出。2 2、半连续式操作、半连续
17、式操作 当细胞和培养基一起加入反应器后,在当细胞和培养基一起加入反应器后,在细胞增长和产物形成过程中,每间隔一段时细胞增长和产物形成过程中,每间隔一段时间,取出部分培养物,或单纯是条件培养基,间,取出部分培养物,或单纯是条件培养基,或连同细胞、载体一起,然后补充同样数量或连同细胞、载体一起,然后补充同样数量的新鲜培养基,或另加新鲜载体,继续培养。的新鲜培养基,或另加新鲜载体,继续培养。该操作方式在动物细胞培养和药品生产该操作方式在动物细胞培养和药品生产中被广泛采用,它的优点是操作简便,生中被广泛采用,它的优点是操作简便,生产效率高,可长期进行生产,反复收获产产效率高,可长期进行生产,反复收获产
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