Системы культивирования клеток человека и животных

Системы культивирования животных клеток и тканей делят на 2 группы. Первая группа - монослойные, когда клетки развиваются на поверхности стекла и пластика (бутылок, матриц) или поверхности специальных носителей, погруженных в питательной среде. Культура клеток выращивается в виде монослоя, в виде однослойной стационарной культуры. Вторая группа - суспензионные культуры, когда клетки растут свободно (подобно микроорганизмам) в суспензии. Для крупномасштабного получения суспензионных культур необходима промышленная аппаратура, соответствующая двум главным требованиям: конструкция должна быть рациональной, обеспечивающей интенсивное перемешивание среды; кроме того, клетки должны находиться в щадящих условиях. Не всегда легко соблюсти оба требования.

Для культивирования животных клеток используют те же технические средства, которые применяют для культивирования микроорганизмов. Однако в этих случаях добиваются того, чтобы в биореакторах не происходили механические повреждения животных клеток, которые менее прочны, чем микроорганизмы. Внутренняя поверхность реактора должна быть гладкая, а механические мешалки не должны создавать сильную турбулентность среды. Большинство клеток требует поверхности для своего роста. Чтобы повысить концентрацию клеток в биореакторе, практикуют отделение клеток от среды при помощи мембран.

Для крупномасштабного культивирования клеток используют роллерное культивирование: выращивание клеток производят на стенке цилиндрических вращающихся сосудов в виде монослоя в роллерно-бутылочных аппаратах, помещенных в термостатируемые камеры. Такие аппараты широко используются в производстве вакцин, число бутылок в каждой установке достигает 700, объем сотни литров. Роллерные культуры просты, надежны, экономичны. При выращивании клеток центральной проблемой остается повышение эффективности использования компонентов среды, продуктивность клеток, увеличения доступной для роста клеток поверхности в расчете на единицу объема питательной среды.

Отдельным подходом в культивировании клеток является выращивание клеток на носителях, в качестве которых используют стеклянные трубки, шарики, гранулы сефадекса, пластиковые зерна, спирали и др. Созданы аппараты, в которых площадь роста увеличивается за счет неподвижно расположенных сфер диаметром 3 - 10 мм или коротких сегментов трубок, горизонтально расположенных пластин, полупроницаемых клеток. Оптимальные условия для роста клеток создаются путем перфузии среды между элементами посадки. Способ культивирования клеток на микроносителях является оптимальной комбинацией: с помощью технологии суспензионных культур выращиваются поверхностно-зависимые клетки. Центральной проблемой является подбор материала носителя: используются различные пластикаты, металлы, стекла. Для управления процессом необходимо исследование кинетики роста клеток на микроносителях и анализ гидродинамической обстановки. Таким образом, современный этап характеризуется развитием эффективных крупномасштабных систем культивирования клеток человека и животных, производства аппаратуры - культиваторов, а также самих клеток, питательных сред, широким внедрением асептических методов работы, использованием кинетических схем контроля основных характеристик, в том числе антигенности культивируемых клеток.