生物反应器培养细胞的方法有哪些？

　　生物反应器培养细胞的方法主要包括分批式操作、流加式操作、半连续式操作、连续式操作和灌流式操作。以下是对这些方法的具体介绍：

　　分批式操作

　　定义与特点：分批式操作是细胞规模培养中较早期采用的方式，也是其他操作方式的基础。该方式采用机械搅拌式生物反应器，将细胞扩大培养后一次性转入生物反应器内进行培养。在培养过程中，其体积不变，不添加其他成分，待细胞增长和产物形成积累到适当的时间后，一次性收获细胞、产物和培养基。

　　优点：操作简单，培养周期短，染菌和细胞突变的风险小。反应器系统属于封闭式，培养过程中与外部环境没有物料交换，除了控制温度、pH值和通气外，不进行其他任何控制，因此操作简单，容易掌握。

　　应用：由于培养过程工艺简单，对设备和控制的要求较低，设备的通用性强，反应器参数的放大原理和过程控制比较易理解和掌握，在工业化生产中分批式培养操作是传统的、常用的方法。

　　流加式操作

　　定义与特点：流加式操作是在分批式培养的基础上，采用机械搅拌式生物反应器系统，悬浮培养细胞或以悬浮微载体培养贴壁细胞。在培养过程中根据细胞对营养物质的不断消耗和需求，流加浓缩的营养物或培养基，从而使细胞持续生长至较高的密度，目标产品达到较高的水平。整个培养过程没有流出或回收，通常在细胞进入衰亡期或衰亡期后进行终止回收整个反应体系，分离细胞和细胞碎片，浓缩、纯化目标蛋白。

　　优点：流加培养根据细胞生长速率、营养物消耗和代谢产物抑制情况，流加浓缩的营养培养基。流加的速率与消耗的速率相同，按底物浓度控制相应的流加过程，保证合理的培养环境与较低的代谢产物抑制水平。此外，流加培养过程须掌握细胞生长动力学和能量代谢动力学，研究细胞环境变化时的瞬间行为。

　　应用：流加培养中的关键技术是基础培养基和流加浓缩的营养培养基。通常进行流加的时间多在指数生长后期，细胞在进入衰退期之前，添加高浓度的营养物质。可以添加一次也可添加多次为了追求更高的细胞密度往往需要添加一次以上直至细胞密度不再提高；可进行脉冲式添加也可以降低的速率缓慢进行添加但为了尽可能的维持相对稳定的营养物质环境后者采用较多；添加的成分比较多凡是促细胞生长的物质均可以进行添加。

　　生物反应器培养细胞半连续式操作

　　定义与特点：半连续式操作是一种介于分批式和连续式之间的操作模式。在这种模式下部分培养基会被定期移除并替换为新鲜的培养基以维持细胞的生长条件。这种操作模式有助于减少代谢废物的积累并提供更稳定的生长环境。

　　应用：半连续式操作常用于需要长时间维持细胞生长状态的实验中如干细胞培养等。通过定期更换部分培养基可以有效地延长细胞的生存期并保持其功能特性。

　　连续式操作

　　定义与特点：连续式操作是一种持续流动的培养模式其中新鲜培养基不断流入反应器而含有细胞和代谢产物的培养基则不断流出。这种操作模式可以提供更加稳定和可控的生长条件但同时也需要更复杂的设备和控制系统来维持恒定的流速和压力等参数。

　　应用：连续式操作适用于大规模工业生产和需要长时间连续运行的实验中如生物制药生产过程中的某些步骤等。通过精确控制培养条件可以实现高效率的生产并降低生产成本。

　　灌流式操作

　　定义与特点：灌流式操作是一种特殊类型的连续式操作其中培养基不仅持续流入还通过特定的装置（如滤器）被循环使用以减少废物排放并提高资源利用率。这种操作模式结合了连续式和半连续式的优点能够提供更加高效和经济的培养方案。

　　应用：灌流式操作常用于环保领域和资源受限的情况下如废水处理和生态修复等。通过循环利用培养基可以减少对新鲜水源的需求并降低运营成本同时实现对环境的可持续贡献。