针对动物细胞重力沉降截留装置在灌注培养运行过程中,细胞易滞留其中而影响细胞截留效率和培养稳定性这一关键问题,以化学工程、流体力学和表面化学基本原理为基础,主要考察和认识细胞在沉降装置三维流动空间中的受力和运动规律,讨论了流场特性、细胞特性及壁面特性等因素对细胞运动轨迹的影响,探索了防止或减少动物细胞在长期大规模灌注培养过程中易沉积和黏附于沉降装置中的有效方法。研究结果表明重力沉降细胞截留装置内部流场分布特性对于细胞沉积量影响显著,采用减小流场低速区比例的手段,可以降低细胞沉积概率。表面硅化的方法可以有效减少细胞在壁面的黏附量。同时提出了应用化学镀技术获得纳米化表面的方案,并详细研究了利用溶剂萃取技术获得高纯金属时萃取剂金属盐的微观结构和热力学参数;通过CHO细胞和HEK293细胞的大规模连续灌注培养试验,考察了本细胞截留装置的实际应用情况,长期运转过程中几乎没有细胞沉积其中,同时保持了较高的活细胞分离效率,表明该重力沉降装置可以有效应用于动物细胞大规模培养以及疫苗和抗体等生产过程中。研究结果将为动物细胞重力沉降截留装置的优化、设计和操作提供重要的科学指导和技术支持。
英文主题词Large scale animal cell perfusion culture; Inclined gravitational settler; optimization of the flow field; Surface treatment; Antibody and vaccine production.