当前课程知识点:制药工程原理与设备 > 第一章 原料药制备工程 > 1.8 生物制药工程——动植物细胞制药 > 生物制药工程---动植物细胞制药
单抗药物 估计大家应该不陌生了
全称为单克隆抗体药物
每种单抗药物能够专一性的针对
一种特异性抗原决定簇
目前 非常热门的 能够治疗肿瘤的PD1抗体
它能辅助人体的免疫系统的T细胞
识别肿瘤细胞的伪装 进而杀灭肿瘤细胞
抗肿瘤药物紫杉醇最主要的制备方法
是利用红豆杉组织或细胞进行体外培养获得
随着细胞生物学的高速发展
人类越来越熟练的使用动物或植物细胞来生产药物
我们今天就来学习动植物细胞制药
我是本次课的主讲老师 周渭
无论是动物细胞还是植物细胞
都可以在人为的模拟条件下
在离体的环境中生长繁殖
然后提取其代谢产物以供药用
这个过程称之为细胞工程制药
例如 利用动物细胞生产单克隆抗体或白细胞介素
利用植物细胞培养人参制品等
是近30年来 蓬勃发展
附加值非常高的一种药物生产方法
为什么动物细胞可以用来生产药物呢
其核心的原因是
动物细胞是构成有机体的基本单元
每个细胞都可以作为一个独立的个体存在
都携带了活体生命的完整的遗传物质
只要培养条件适宜
不仅单个的细胞可以在体外培养
大量的细胞聚集形成的组织或功能化的器官
都可以在体外进行培养
植物细胞因为具有全能性
每一个植物细胞都携带了完整的遗传信息
都可以像胚胎细胞一样
在各种植物激素的调节下
定向调控其逆分化和分化过程
最终发育为一株完整的植株
动物细胞 植物细胞都可以像微生物一样在体外培养
但是
由于微生物天然就以单独的个体存在于自然环境中
而动植物细胞以高度分化
聚集为完整的个体才能存在于自然界
这就注定了动植物细胞在体外培养
比微生物更加困难
植物细胞在体外培养的时候 容易聚集成团
形成直径为2毫米左右的细胞团
并且植物细胞会分泌
较多的果胶 纤维素 多糖类物质
使得培养液随细胞浓度增加 黏度显著上升
植物细胞好氧 需要连续的供氧
但是二氧化碳浓度对细胞生长也同样重要
动物细胞由于没有细胞壁的保护非常的脆弱
相比于微生物和植物细胞
动物细胞对于培养液流体的剪切力更为敏感
细胞的生长对培养基的营养要求也更为严苛
对培养环境的温度 pH值 溶氧更加敏感
并且不同类型的细胞也会有所差异
有些可以悬浮于培养液中生长
有些则需要贴附于固体表面
这张表直观的反映了微生物
和动植物细胞在体外培养方面的差异
在体外进行植物培养的设备
称之为植物细胞培养反应器
悬浮的植物细胞可以使用机械搅拌式反应器
它的结构跟我们之前介绍过的微生物发酵罐的结构
非常相近
机械搅拌系统能够保证培养液内的组分均一
反应器同样也具有温控系统
消泡系统 pH值控制系统
由于植物细胞培养液的黏度大
且植物细胞对剪切力敏感
因此 搅拌桨的旋转速度不能太高
这也会导致通过机械搅拌的溶氧能力较低
因此
需要使用额外的空气分布器往反应器内鼓入无菌空气
这是一类结构简单 发展成熟的植物细胞培养反应器
但是对于贴壁的植物细胞的培养就不适用了
贴壁的植物细胞培养
多使用微球作为细胞贴壁生长的载体
以固定床或流化床的形式进行传质和传热
由于动物细胞对于流体的剪切力更为敏感
微生物发酵罐或植物细胞培养反应器
并不能适用动物细胞培养需求
动物细胞培养使用较多的反应器为气升式发酵罐
这类发酵罐不使用搅拌桨混匀
而是使用空气鼓入
气泡上浮带动流体在罐内循环
这种反应器的优点是 结构简单
泄漏点和死角较少
不易受杂菌污染
但是 在细胞密度高的时候培养液的混合不够均匀
反应器的不同部位的组分也可能会存在差异
此外 气泡鼓入后在破裂的瞬间
产生的剪切力依然会使部分细胞受损
一般可以使用高分子表面活性剂
这样可以避免细胞吸附在气泡上
从而保证气泡在破裂时 没有细胞在周围
对于贴壁的动物细胞同样可以采用微载体
为动物细胞的贴壁生长提供更大的表面积
有一类动物细胞培养反应器
专门适用于贴壁的动物细胞的培养
这就是中空纤维管生物反应器
这类反应器由众多具有半透膜性质的纤维管并联
固定在培养容器内
动物细胞可以贴附于纤维管的外壁
而溶有氧气和二氧化碳的细胞培养液
在纤维管的内部进行流动循环
透过纤维管半透膜
扩散到纤维管的外侧供细胞生长繁殖
这类反应器的优点是
无机械搅拌 剪切力极低
并且并联的纤维管的数量众多
可提供细胞贴壁生长的表面积较大
因此可以在较小的体积内
承载高密度的细胞培养
适用于自动化动物细胞培养
但是它的缺点也十分明显 价格昂贵
如果发生污染 处理起来非常麻烦
动植物细胞的培养是一门非常复杂工程技术
我们简单了解了动植物细胞培养的基本原理
和培养方面的特殊之处
重点介绍了几类细胞培养反应器的结构和特点
希望同学们有所收获
以上就是我们本次课的全部内容
谢谢大家 我们下次课再见
-绪论
-绪论讲义
-绪论课后作业
-1.1 化学制药工程——化学制药工艺
--讲义
--课后作业
-1.2 化学制药工程——合成路线的优化
--讲义
--课后作业
-1.3 化学制药工程——单元反应的优化
--讲义
--课后作业
-1.4 化学制药工程——釜式反应器
--讲义
--课后作业
-1.5 生物制药工程——生物制药的一般流程
--讲义
--课后作业
-1.6 生物制药工程——微生物发酵原理与控制
--讲义
--课后作业
-1.7 生物制药工程——微生物发酵罐
--讲义
--课后作业
-1.8 生物制药工程——动植物细胞制药
--讲义
--课后作业
-1.9 天然药物中药制药工程——中药提取工艺流程
--讲义
--课后作业
-1.10 天然药物中药制药工程——中药提取设备
--讲义
--课后作业
-2.1 萃取
--萃取
--讲义
--课后作业
-2.2 复杂萃取
--复杂萃取
--讲义
--课后作业
-2.3 过滤与离心
--过滤与离心
--讲义
--课后作业
-2.4 膜分离
--膜分离
--讲义
--2.4 课后作业
-2.5 蒸发
--蒸发
--讲义
--2.5 课后作业
-2.6 干燥
--干燥
--讲义
--2.6 课后作业
-3.1 基础概念
--基本概念
--讲义
--课后作业
-3.2 认识剂型
--认识剂型
--讲义
--3.2 课后作业
-3.3 粉碎和筛分
--粉碎和筛分
--讲义
--课后作业
-3.4 混合
--混合
--讲义
--课后作业
-3.5 制粒
--制粒
--讲义
--课后作业
-3.6 片剂的制备
--片剂的制备
--讲义
--课后作业
-3.7 胶囊剂的制备
--胶囊剂的制备
--讲义
--课后作业
-3.8 无菌制剂制备
--无菌制剂制备
--讲义
--课后作业
-3.9 制药用水
--制药用水
--讲义
--课后作业
-4.1 车间设计基础——GMP及法规
--讲义
--课后作业
-4.2 车间设计基础——洁净车间
--讲义
--课后作业
-4.3 车间设计基础——建筑及消防基础
--讲义
--课后作业
-4.4 车间设计流程——设计任务书
--讲义
--课后作业
-4.5 车间设计流程——工艺流程设计
--讲义
--课后作业
-4.6 车间设计流程——物料衡算
--讲义
--课后作业
-4.7 车间设计流程——能量衡算
--讲义
--课后作业
-4.8 车间设计流程——设备选型
--讲义
--课后作业
-4.9 车间设计流程——车间布局
--讲义
--课后作业
-4.10 车间设计流程——管道布置
--讲义
--课后作业
-4.11 车间设计流程——设计说明书编制
--讲义
--课后作业


