塑料培养皿的细胞分离与培养

发布日期：2020-05-31 作者：点击：

塑料培养皿细胞分离对于培养贴壁细胞至关重要。胰蛋白酶消化是最流行的分离技术，尽管它由于对膜和细胞外基质的损害而降低了生存能力。避免这种损害将提高细胞培养效率。在这里，我们提出了一种无酶细胞分离方法，该方法利用声压从间歇行波中浸入无血清培养基中。与通过胰蛋白酶消化分离的细胞数量相比，此方法可分离96.2％的细胞，并在48小时内将其转移产率提高至传统方法的130％。我们显示消除胰蛋白酶消化减少了细胞损伤，提高了分离细胞的存活率。施加到细胞的声压和间歇行波引起的介质晃动被认为是导致细胞脱离的最重要因素。该拟议的方法将通过更有效的转移过程加快组织培养细胞的扩增，从而改善生物制药生产。

细胞培养是许多生物技术应用的基础，包括生物药物的生产，生物蛋白质，组织工程和基因转染。目前，约70％的生物药物的开发都涉及哺乳动物细胞培养程序。药品管道中生物药品的数量正在迅速增加，并且在接下来的几十年中，对生物药品的需求预计还将增加。此外，对干细胞的研究，例如诱导性多能干细胞，导致它们在过去几年中在组织工程中的临床应用。这些努力突显了对有效培养和提供大量这些细胞的日益增长的需求。

一种潜在的细胞分离方法是在细胞培养表面上使用温度响应性聚合物。当温度降低时，这些表面会迅速水合，变成亲水性并引起自发的细胞释放。该方法已经用于产生细胞片和组织。但是，该方法的主要缺点是必须在培养表面上使用温度敏感的聚合物，该聚合物既昂贵又易于意外或过早释放。此外，该方法需要受过训练的熟练技术人员来使用它，这增加了成本最后，由于这些材料需要大量处理以增强细胞粘附力和处理精度，因此到目前为止，它们尚未用于自动化细胞培养系统中。有效且无损伤的细胞分离问题仍然存在。

在这里，我们展示了一种无酶细胞分离方法，该方法利用了声压和由超声换能器在临床上普遍存在的细胞培养皿中形成的间歇性超声行波引起的晃动。这种方法提供了一种不影响细胞生存力的细胞分离方法，因此可用于生物技术应用中的高效细胞培养。

有效生长培养有两种细胞培养方法：单层培养和悬浮培养。传统上，细胞是在单层中培养的，其细胞粘附在平坦的表面上，需要在重新沉积和粘附之前通过酶分离以释放细胞：细胞传代。悬浮培养方法也已经用于研究中，尽管需要仔细监测以控制例如悬浮培养产生的球体的尺寸。需要由于接触抑制引起的粘附附聚和维持适当水平的氧气,代谢物和信号分子。此外，悬浮培养中每个细胞所经历的环境是不同的。球体外部的那些细胞受到搅动，化学物质快速变化以及营养物质流入和废物提取流量的剪切作用，而球体内部的细胞都缺乏。这些差异导致异质性和坏死核心，肯定是代表实验中实际组织行为所希望的，但是由于细胞培养整体质量的下降，在大规模培养细胞中存在问题。

结果，由于其易于处理，几十年来，单层细胞培养一直是主要的方法，需要在塑料培养皿或烧瓶中播种，培养，分离和收集细胞。尽管其占主导地位，但该方法仍存在重大缺陷，但多年来却很少有改进，特别是在细胞传代方面。蛋白酶是一种切断蛋白质中肽键的酶，当细胞从塑料培养皿或烧瓶中脱落时，负责细胞表面的破坏。胰蛋白酶是最重要的蛋白酶之一，因为它广泛用于分离细胞的培养中，因此由于其对细胞膜的破坏而存在问题。流式细胞仪可用于通过减少细胞蛋白质来检测这种损伤，这已被证明取决于细胞浸入胰蛋白酶溶液的时间。长时间的胰蛋白酶治疗会延迟第一细胞分裂，并可能对贴壁细胞的增殖产生不利影响。胰蛋白酶处理的细胞可能会恢复其大多数表面蛋白，它们通常需要8-24小时才能恢复，但是胰蛋白酶消化后表达的某些蛋白是不可逆的。因此，无酶细胞分离方法对于继续细胞培养更好。自动化的细胞培养系统显示出更高的培养效率，其操纵器可以处理细胞培养皿和培养瓶以及注射或抽吸溶液。这些自动化系统有助于提高播种，培养和收集过程的效率，尽管它们仍然采用胰蛋白酶，同时使用机器人进行机器人摇动和移液，仍然会损坏细胞。如果可能，无酶细胞分离方法可能会在改善细胞培养性能和质量方面提供实质性的好处。

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